Ссылка на файл: >>>>>> http://file-portal.ru/Методы физического исследования опыт гипотеза эксперимент теория/
/ Лекция1
Предмет физики. Методы физический исследований: опыт, гипотеза, эксперимент, теория.
Методы физического исследования: опыт, гипотеза, эксперимент, теория
Метод включает в себя способы исследования феноменов, систематизацию, корректировку новых и полученных ранее знаний. Умозаключения и выводы делаются с помощью правил и принципов рассуждения на основе эмпирических наблюдаемых и измеряемых данных об объекте. Базой получения данных являются наблюдения и эксперименты. Для объяснения наблюдаемых фактов выдвигаются гипотезы и строятся теории, на основании которых формулируются выводы и предположения. Полученные прогнозы проверяются экспериментом или сбором новых фактов. Важной стороной научного метода, его неотъемлемой частью для любой науки, является требование объективности, исключающее субъективное толкование результатов. Для обеспечения независимой проверки проводится документирование наблюдений, обеспечивается доступность для других учёных всех исходных данных, методик и результатов исследований. Это позволяет не только получить дополнительное подтверждение путём воспроизведения экспериментов, но и критически оценить степень адекватности валидности экспериментов и результатов по отношению к проверяемой теории. Существует четыре метода физических исследований: Как правило, гипотеза высказывается на основе ряда подтверждающих её наблюдений примеров и поэтому выглядит правдоподобно. Гипотезу впоследствии или доказывают, превращая её в установленный факт см. Недоказанная и неопровергнутая гипотеза называется открытой проблемой. Теории формулируются, разрабатываются и проверяются в соответствии с научным методом. Стандартный метод проверки теорий — прямая экспериментальная проверка Однако часто теорию нельзя проверить прямым экспериментом ,и поэтому теории часто проверяются не прямым экспериментом, а по наличию предсказательной силы — то есть если из неё следуют неизвестные,незамеченные ранее события, и при пристальном наблюдении эти события обнаруживаются, то предсказательная сила присутствует. Эксперимент является краеугольным камнем эмпирического подхода к знанию. Критерий Поппера выдвигает в качестве главного отличия научной теории от псевдонаучной возможность постановки эксперимента, прежде всего такого, который может дать опровергающий эту теорию результат. Эксперимент делится на следующие этапы:. Размерность представляет собой одночлен, составленный из произведения обобщённых символов основных единиц в различных целых или дробных, положительных или отрицательных степенях, которые называются показателями размерности. Эти символы обозначают единицы времени и длины независимо от их конкретного размера секунда, минута, час, метр, сантиметр и т. Термин размерность может относиться также к единице измерения физической величины. Часто абстрагируются от конкретных единиц измерения и описывают размерности в терминах основных физических величин, таких, например, как длина, масса и время, которые обозначают символами L, M и T, соответственно. Размерность записывают, как произведение этих символов, каждый из которых возведён в рациональнуюстепень. Электрические и магнитные величины также могут быть выражены через эти три размерности с использованием, например, закона Кулона. Однако, при использовании СИ иногда бывает удобнее ввести размерность такой основной физической величины, как электрический ток I. Некоторые из физических величин безразмерны в любой системе единиц, например, постоянная тонкой структуры в квантовой физике или числа Маха, Рейнольдса, Струхаля и др. ВСИ определены семь единиц основных физических величин, размерности которых считаются независимыми друг от друга. Поскольку система физических величин принципиально отличается от системы единиц, то в некоторых системах физических величин возможен иной перечень основных физических величин, чем в СИ. СИ Система Интернациональная — международная система единиц, современный вариант метрической системы. Она определяет семь базовых единиц измерения, являющихся основой для остальных единиц СИ. Базовые единицы измерения СИ и их величины:. Названия всех единиц СИ пишутся маленькими буквами например ,метр и его символ м. У этого правила есть исключение: Анализ размерности — метод, используемый физиками для построения обоснованных гипотез о взаимосвязи различных размерных параметров сложной физической системы. Иногда анализ размерности можно использовать для получения готовых формул. Суть метода заключается в том, что из параметров, характеризующих систему, составляется выражение, имеющее нужную размерность. При анализе размерностей формул размерность левой части уравнения должна быть равна размерности правой части уравнения. Отсутствие такого равенства говорит о неверности формулы. Однако наличие такого равенства не даёт стопроцентной гарантии верности формулы. Скорости движения тела в различных системах отсчёта связывает между собой классический закон сложения скоростей. Скорость тела относительно неподвижной системы отсчёта равна сумме скоростей тела в подвижной системе отсчёта и самой подвижной системы отсчёта относительно неподвижной. В физике, при рассмотрении нескольких систем отсчёта СО возникает понятие сложного движения — когда материальная точка движется относительно какой-либо системы отсчёта, а та, в свою очередь, движется относительно другой системы отсчёта. При этом возникает вопрос о связи движений точки в этих двух СО. Также вводятся понятия соответствующих скоростей и ускорений. Например, переносная скорость — это скорость точки, обусловленная движением подвижной системы отсчёта относительно абсолютной. Другими словами, это скорость точки подвижной системы отсчёта, в данный момент времени совпадающей с материальной точкой. Оказывается, что при получении связи ускорений в разных системах отсчёта возникает необходимость ввести ещё одно ускорение, обусловленное вращением подвижной системы отсчёта:. В дальнейшем рассмотрении, базовая СО предполагается инерциальной, а на подвижную никаких ограничений не накладывается. Первый закон Ньютона утверждает, что существуют системы отсчета, в которых тела сохраняют состояние покоя или равномерного прямолинейного движения при отсутствии действий на них со стороны других тел или при взаимной компенсации этих воздействий. Такие системы отсчета называются инерциальными. Первый закон Ньютона противоречит аристотелевской физике, одним из положений которой является утверждение о том, что тело может двигаться с постоянной скоростью лишь под действием силы. Тот факт, что в механике Ньютона в инерциальных системах отсчёта покой физически неотличим от равномерного прямолинейного движения, является обоснованием принципа относительности Галилея. Говорить о движении можно лишь относительно какой-либо системы отсчета. Законы механики выполняются одинаково во всех инерциальных системах отсчета, другими словами все они механически эквивалентны. Последнее следует из так называемых преобразований Галилея. Например, законы механики абсолютно одинаково выполняются в кузове грузовика, когда тот едет по прямому участку дороги с постоянной скоростью и когда стоит на месте. Человек может подбросить мячик вертикально вверх и поймать его через некоторое время на том же самом месте вне зависимости от того движется ли грузовик равномерно и прямолинейно или покоится. Для него мячик летит по прямой. Однако для стороннего наблюдателя, находящегося на земле, траектория движения мячика имеет вид параболы. Это связано с тем, что мячик относительно земли движется во время полета не только вертикально, но и горизонтально по инерции в сторону движения грузовика. Для человека, находящегося в кузове грузовика не имеет значения движется ли последний по дороге, или окружающий мир перемещается с постоянной скоростью в противоположном направлении, а грузовик стоит на месте. Таким образом, состояние покоя и равномерного прямолинейного движения физически неотличимы друг от друга. Эквивалентной является следующая формулировка, удобная для использования в теоретической механике:. Инерциальной называется система отсчёта, по отношению к которой пространство является однородным и изотропным, а время —однородным. Исторически многие меры веса были кратны эталону — массе зерна семени различных растений: Килограмм определяется как масса эталонного килограмма, хранящегося в Палате мер и весов около Парижа. Старое определение обладало следующими недостатками:. Определение паскаля зависит от определения килограмма, таким образом, определение было рекурсивным. Определение паскаля зависит от определения метра и секунды, таким образом, неточность в измерении длины и времени приводила к неточному измерению массы. Определение единицы массы - килограмма - было дано III Генеральной конференцией по мерам и весам г. В этот период были проведены точные измерения массы известного объема воды путем последовательного взвешивания в воздухе и воде пустого бронзового цилиндра, размеры которого были тщательно определены. Изготовленный на основе этих взвешиваний первый прототип килограмма представлял собой платиновую цилиндрическую гирю высотой 39 мм, равной его диаметру. Он был передан на хранение в Национальный Архив Франции. Для того, чтобы при дальнейших, более точных взвешиваниях, не менять значения единицы массы, Международной комиссией по эталонам метрической системы в г. Эталон хранится на кварцевой подставке под двумя стеклянными колпаками в стальном шкафу особого сейфа, находящегося в термостатированном помещении ГП "ВНИИМ им. В состав государственного первичного эталона единицы массы кроме гири входят эталонные весы номер 1 Рупрехта и номер 2 ВНИИМ на 1кг с дистанционным управлением, служащие для передачи размера еди- ницы массы от прототипа номер 12 эталонам-копиям и от эталонов-копий рабочим эталонам 2 эталонам 1 раз в 10 лет. Таким образом, эталон килограмма позволяет записывать результат измерения массы в лучшем случае числом из девяти цифр. Несмотря на все предосторожности, как показывают результаты международных сличений, за 90 лет масса эталонной гири увеличилась на 0,02 мг. Объясняется это адсорбцией молекул из окружающей среды, оседанием пыли на поверхность гири и образованием тонкой коррозионной пленки. В связи с развитием работ по созданию новых эталонов единиц ФВ, основанных на атомных постоянных, предлагается использование в качестве эталона массы нейтрона. Другое предложение основано на воспроиз- ведении единицы массы через счетное число атомов какого-нибудь химического элемента, например изотопа кремния Для этого необходимо повысить точность определения числа Авогадро, на что сейчас направлены усилия многих лабораторий мира. На данный момент килограмм — единственная единица СИ, которая определена при помощи предмета, изготовленного людьми — платиново-иридиевого эталона. Все остальные единицы теперь определяются с помощью фундаментальных физических свойств и законов. Эталон был изготовлен в году и с тех пор хранится в Международном бюро мер и весов под тремя герметичными стеклянными колпаками. Были изготовлены также точные официальные копии международного эталона, которые используются как национальные эталоны килограмма. Всего было создано более 80 копий. Копии международного эталона хранятся также и в Российской Федерации, воВНИИ метрологии им. Примерно раз в 10 лет национальные эталоны сравниваются с международным. Эти сравнения показывают, чтоточность национальных эталонов составляет примерно 2 мкг. Так как они хранятся в тех же условиях, нет никаких оснований считать, что международный эталон точнее. Однако, по определению, масса международного эталона в точности равна одному килограмму. Поэтому любые изменения действительной массы эталона приводят к изменению величины килограмма. Все многообразие встречающихся в природе взаимодействий сводится всего лишь к четырем типам. Это гравитационное электромагнитное, ядерное или сильное и слабое взаимодействие. В механике Ньютона можно рассматривать только гравитационное и электромагнитное взаимодействия. В отличие от короткодействующих ядерного и слабого взаимодействия, гравитационное и электромагнитное взаимодействия — дальнодействующие: Две точечные массы и , расположенные на расстоянии друг от друга, притягиваются с силой. Уравнение 27 представляет собой закон всемирного тяготения. Силой тяжести тела массой называется сила притяжения его к Земле. В среднем на поверхности Земли. На высоте над поверхностью Земли. По величине вес и сила тяжести совпадают только в том случае, если опора неподвижна. Например, вес тела, находящегося в движущемся вверх с ускорением лифте, превышает его силу тяжести. Сила упругости, действующая на тело со стороны деформированной сжатой или растянутой пружины, равна по величине. Согласно второму закону Ньютона, ускорения тел вызваны силами и возникающими при взаимодействии тел. Это равенство называется третьим законом Ньютона. Тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению. Силы, возникающие при взаимодействии тел, всегда имеют одинаковую природу. Они приложены к разным телами поэтому не могут уравновешивать друг друга. Складывать по правилам векторного сложения можно только силы, приложенные к одному телу. Человек действует на груз с такой же по модулю силой, с какой груз действует на человека. Эти силы направлены в противоположные стороны. Они имеют одну и ту же физическую природу — это упругие силы каната. Сообщаемые обоим телам ускорения обратно пропорциональны массам тел. Силы, действующие между частями одного и того же тела, называются внутренними. Если тело движется как целое, то его ускорение определяется только внешней силой. Внутренние силы исключаются из второго закона Ньютона, так как их векторная сумма равна нулю. В качестве примера рассмотрим рис. Движение каждого тела зависит от сил взаимодействия между ними. Второй закон Ньютона, примененный к каждому телу в отдельности, дает:. Складывая левые и правые части этих уравнений и принимая во внимание, что и получим:. Этот закон объясняет, что происходит с двумя взаимодействующими телами. Возьмём для примера замкнутую систему, состоящую из двух тел. Первое тело может действовать на второе с некоторой силой , а второе — на первое с силой. Третий закон Ньютона утверждает: Подчеркнём, что эти силы приложены к разным телам, а потому вовсе не компенсируются. При отсутствии взаимодействия тела движутся равномерно в инерциальных системах отсчета. Только действие одного тела на другое приводит к изменению скорости его движения, к появлению ускорения. Следовательно, ускорение тела служит показателем того, что тело подверглось воздействию со стороны других тел. Однако само ускорение не может служить мерой взаимодействия тел, так как оно зависит не только от характеристик взаимодействия, но и от свойств самого тела. Поэтому нам необходимо определить, от каких характеристик тела и от каких характеристик взаимодействия зависит величина ускорения. При сближении тел или систем тел характер их поведения меняется. Поскольку эти изменения носят взаимный характер, говорят, что тела взаимодействуют друг с другом. При разведении тел на очень большие расстояния на бесконечность все известные на сегодняшний день взаимодействия исчезают. Силы являются мерилом механического взаимодействия тел. Реактивные усилия возникают в связях, наложенных на тело, и определяются действующими на тело активными усилиями. В частности, к объемным силам относятся собственный вес сооружения, магнитное притяжение или силы инерции. Поверхностные силы приложены к участкам поверхности и являются результатом непосредственного контактного взаимодействия рассматриваемого объекта с окружающими телами. В зависимости от соотношения площади приложения нагрузки и общей площади поверхности рассматриваемого тела, поверхностные нагрузки подразделяются насосредоточенные и распределенные. Если же площадь приложения нагрузки сопоставима с площадью поверхности тела, то такая нагрузка рассматривается как распределенная. Взаимодействие между частями рассматриваемого тела характеризуется внутренними силами, которые возникают внутри тела под действием внешних нагрузок и определяются силами межмолекулярного воздействия. Внешние силы, действующие на конструкцию, разделяют на активные силы нагрузку и реакции опор. Реакции опор вычисляют через активные силы методами теоретической механики. Если стержень мысленно рассечь плоскостью, перпендикулярной к продольной оси стержня Z, то по всей площади поперечного сечения от одной части стержня на другую часть будут передаваться внутренние силы. Отбросим правую часть стержня. N — продольная нормальная сила, Q x и Q y — поперечные перерезывающие силы, М х и М y — изгибающие моменты, М z — крутящий момент. При взаимодействии тел импульс одного тела может частично или полностью передаваться другому телу. Если на систему тел не действуют внешние силы со стороны других тел, то такая система называется замкнутой. В замкнутой системе векторная сумма импульсов всех тел, входящих в систему, остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой. Этот фундаментальный закон природы называется законом сохранения импульса. Он является следствием из второго и третьего законов Ньютона. Рассмотрим какие-либо два взаимодействующих тела, входящих в состав замкнутой системы. Силы взаимодействия между этими телами обозначим через и По третьему закону Ньютона Если эти тела взаимодействуют в течение времени t, то импульсы сил взаимодействия одинаковы по модулю и направлены в противоположные стороны: Применим к этим телам второй закон Ньютона:. Из этих соотношений следует:. Это равенство означает, что в результате взаимодействия двух тел их суммарный импульс не изменился. Рассматривая теперь всевозможные парные взаимодействия тел, входящих в замкнутую систему, можно сделать вывод, что внутренние силы замкнутой системы не могут изменить ее суммарный импульс, т. Закон сохранения импульса во многих случаях позволяет находить скорости взаимодействующих тел даже тогда, когда значения действующих сил неизвестны. Примером может служить реактивное движение. В классической механике закон сохранения импульса обычно выводится как следствие законов Ньютона. Из законов Ньютона можно показать, что при движении в пустом пространстве импульс сохраняется во времени, а при наличии взаимодействия скорость его изменения определяется суммой приложенных сил. Как и любой из фундаментальных законов сохранения, закон сохранения импульса описывает одну изфундаментальных симметрий, — однородность пространства. Импульс замкнутой механической системы имеет различные значения по отношению к различным инерциальным системам отсчета. Если полный импульс механической системы равен нулю, то говорят, что она покоится относительно соответствующей системы координат. Скорость V имеет смысл скорости движения механической системы как целого с отличным от нуля импульсом. Связь между импульсом P и скоростью V системы как целого такая же, какая была бы между импульсом и скоростью одной материальной точки с массой, равной сумме масс в системе,. Правая сторона формулы 1. Можно сказать, что скорость V системы как целого есть скорость перемещения в пространстве точки, радиус-вектор которой дается формулой 1. Такая точка является центром инерции системы. Закон сохранения импульса замкнутой системы можно сформулировать как утверждение о том, что ее центр инерции движется прямолинейно и равномерно. Это есть обобщение закона инерции для свободной материальной точки. Энергию покоящейся как целое механической системы обычно называют ее внутренней энергией E вн. Она состоит из кинетической энергии движения частиц относительно друг друга и потенциальной энергии их взаимодействия. Полная же энергия системы, движущейся как целое со скоростью V,. Для твёрдого тела положения Ц. Кроме того, нек-рыеур-ния движения механич. Ввиду этих свойств понятие о Ц. Последнее изменение этой страницы: Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии. Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Следующая. Скорость тела относительно неподвижной системы отсчёта равна сумме скоростей тела в подвижной системе отсчёта и скорости самой подвижной системы отсчёта относительно неподвижной. Материальные точки попарно действуют друг на друга с силами, имеющими одинаковую природу, направленными вдоль прямой, соединяющей эти точки, равными по модулю и противоположными по направлению:
Каркасное строительство веранды своими руками
Машина времени конструкция
Реставрация столика своими руками
Эксперимент, т е. наблюдение исследуемого явления в точно контролируемых условиях, является одним из основных методов исследования в физике. Для объяснения экспериментальных данных разрабатывается гипотеза
Юрист по морскому праву вакансии
Признаваемое и обеспечиваемое государством общеобязательное правило
Организационные структуры в современном менеджменте
/ Лекция1
Хочу найти работу по душе
Специалист производственного контроля должностная инструкция
Предмет физики. Методы физический исследований: опыт, гипотеза, эксперимент, теория.
Новости дня сызрань
Образец бланка 086 у
Где находится остров гренландия
Эксперимент, т е. наблюдение исследуемого явления в точно контролируемых условиях, является одним из основных методов исследования в физике. Для объяснения экспериментальных данных разрабатывается гипотеза
Можно клеить гипсовую плитку на обои