ბუნებრივი და სწორია დაინტერესება ირგვლივ სამყაროთი და მისი ფუნქციონირებისა და განვითარების კანონებით. ამიტომ მიზანშეწონილია ყურადღება მივაქციოთ საბუნებისმეტყველო მეცნიერებებს, მაგალითად, ფიზიკას, რომელიც ხსნის სამყაროს ფორმირებისა და განვითარების არსს. ძირითადი ფიზიკური კანონები ადვილად გასაგებია. ძალიან პატარა ასაკში სკოლა აცნობს ბავშვებს ამ პრინციპებს.
ბევრისთვის ეს მეცნიერება იწყება სახელმძღვანელოთი "ფიზიკა (მე-7 კლასი)". მექანიკისა და თერმოდინამიკის ძირითადი ცნებები და კანონები ვლინდება სკოლის მოსწავლეებისთვის, ისინი ეცნობიან ძირითადი ფიზიკური კანონების არსს. მაგრამ უნდა შემოიფარგლოს თუ არა ცოდნა სკოლის სკამით? რა ფიზიკური კანონები უნდა იცოდეს ყველამ? ამის შესახებ მოგვიანებით სტატიაში იქნება განხილული.
სამეცნიერო ფიზიკა
აღწერილ მეცნიერების ბევრი ნიუანსი ყველასთვის ნაცნობია ადრეული ბავშვობიდან. და ეს იმით არის განპირობებული, რომ არსებითად ფიზიკა საბუნებისმეტყველო მეცნიერების ერთ-ერთი სფეროა. ის მოგვითხრობს ბუნების კანონებზე, რომელთა მოქმედებაცგავლენას ახდენს ყველა ადამიანის ცხოვრებაზე და მრავალი თვალსაზრისით აწვდის მას მატერიის თავისებურებებს, მის სტრუქტურას და მოძრაობის ნიმუშებს.
ტერმინი "ფიზიკა" პირველად არისტოტელემ დაწერა ძვ.წ. მეოთხე საუკუნეში. თავდაპირველად ის იყო „ფილოსოფიის“ცნების სინონიმი. ყოველივე ამის შემდეგ, ორივე მეცნიერებას ჰქონდა საერთო მიზანი - სწორად აეხსნა სამყაროს ფუნქციონირების ყველა მექანიზმი. მაგრამ უკვე მეთექვსმეტე საუკუნეში, სამეცნიერო რევოლუციის შედეგად, ფიზიკა დამოუკიდებელი გახდა.
ზოგადი კანონი
ფიზიკის ზოგიერთი ძირითადი კანონი ვრცელდება მეცნიერების სხვადასხვა დარგზე. მათ გარდა, არის ისეთებიც, რომლებიც მიჩნეულია საერთო ბუნებით. საუბარია ენერგიის შენარჩუნებისა და ტრანსფორმაციის კანონზე.
იგულისხმება, რომ თითოეული დახურული სისტემის ენერგია, როდესაც მასში რაიმე მოვლენა ხდება, რა თქმა უნდა შენარჩუნებულია. მიუხედავად ამისა, მას შეუძლია გარდაიქმნას სხვა ფორმაში და ეფექტურად შეცვალოს მისი რაოდენობრივი შინაარსი დასახელებული სისტემის სხვადასხვა ნაწილში. ამავდროულად, ღია სისტემაში ენერგია მცირდება, იმ პირობით, რომ გაიზრდება მასთან ურთიერთქმედების ნებისმიერი სხეულებისა და ველების ენერგია.
ზემოაღნიშნული ზოგადი პრინციპის გარდა, ფიზიკა შეიცავს ძირითად ცნებებს, ფორმულებს, კანონებს, რომლებიც აუცილებელია სამყაროში მიმდინარე პროცესების ინტერპრეტაციისთვის. მათი შესწავლა შეიძლება წარმოუდგენლად საინტერესო იყოს. ამიტომ, ამ სტატიაში მოკლედ იქნება განხილული ფიზიკის ძირითადი კანონები და მათი უფრო ღრმად გასაგებად აუცილებელია მათზე სრული ყურადღების მიქცევა.
მექანიკა
ფიზიკის მრავალი ძირითადი კანონი ვლინდება ახალგაზრდა მეცნიერებისთვის სკოლის 7-9 კლასებში, სადაც უფრო სრულად არის შესწავლილი მეცნიერების ისეთი დარგები, როგორიცაა მექანიკა. მისი ძირითადი პრინციპები აღწერილია ქვემოთ.
- გალილეოს ფარდობითობის კანონი (ასევე უწოდებენ ფარდობითობის მექანიკურ კანონს, ან კლასიკური მექანიკის საფუძველს). პრინციპის არსი მდგომარეობს იმაში, რომ მსგავს პირობებში, მექანიკური პროცესები ნებისმიერ ინერციულ საცნობარო სისტემაში სრულიად იდენტურია.
- ჰუკის კანონი. მისი არსი იმაში მდგომარეობს, რომ რაც უფრო დიდია ზემოქმედება ელასტიურ სხეულზე (ზამბარი, ღერო, კონსოლი, სხივი) გვერდიდან, მით მეტია მისი დეფორმაცია.
ნიუტონის კანონები (წარმოადგენს კლასიკური მექანიკის საფუძველს):
- ინერციის პრინციპი ამბობს, რომ ნებისმიერ სხეულს შეუძლია დაისვენოს ან მოძრაობდეს ერთნაირად და სწორხაზოვნად მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ სხვა სხეულები არ იმოქმედებენ მასზე, ან თუ ისინი როგორღაც ანაზღაურებენ ერთმანეთის მოქმედებას. მოძრაობის სიჩქარის შესაცვლელად საჭიროა სხეულზე გარკვეული ძალით მოქმედება და, რა თქმა უნდა, განსხვავებული იქნება ერთი და იმავე ძალის ზემოქმედების შედეგიც სხვადასხვა ზომის სხეულებზე.
- დინამიკის მთავარი ნიმუში ამბობს, რომ რაც უფრო დიდია ძალების შედეგი, რომლებიც ამჟამად მოქმედებენ მოცემულ სხეულზე, მით მეტია მის მიერ მიღებული აჩქარება. და, შესაბამისად, რაც უფრო დიდია სხეულის წონა, მით უფრო დაბალია ეს მაჩვენებელი.
- ნიუტონის მესამე კანონი ამბობს, რომნებისმიერი ორი სხეული ყოველთვის ურთიერთქმედებს ერთმანეთთან იდენტური ნიმუშით: მათი ძალები ერთნაირი ხასიათისაა, სიდიდის ეკვივალენტურია და აუცილებლად აქვთ საპირისპირო მიმართულება სწორი ხაზის გასწვრივ, რომელიც აკავშირებს ამ სხეულებს.
- ფარდობითობის პრინციპი ამბობს, რომ ყველა ფენომენი, რომელიც ხდება იმავე პირობებში ინერციულ საცნობარო სისტემაში, გადის აბსოლუტურად იდენტური გზით.
თერმოდინამიკა
სასკოლო სახელმძღვანელო, რომელიც მოსწავლეებს უხსნის ძირითად კანონებს („ფიზიკა. მე-7 კლასი“), აცნობს მათ თერმოდინამიკის საფუძვლებს. მის პრინციპებს მოკლედ მიმოვიხილავთ ქვემოთ.
თერმოდინამიკის კანონები, რომლებიც ძირითადია მეცნიერების ამ დარგში, ზოგადი ხასიათისაა და არ არის დაკავშირებული ატომურ დონეზე კონკრეტული ნივთიერების სტრუქტურის დეტალებთან. სხვათა შორის, ეს პრინციპები მნიშვნელოვანია არა მხოლოდ ფიზიკისთვის, არამედ ქიმიისთვის, ბიოლოგიისთვის, კოსმოსური ინჟინერიისთვის და ა.შ.
მაგალითად, დასახელებულ ინდუსტრიაში არსებობს წესი, რომლის ლოგიკურად განსაზღვრაც შეუძლებელია, რომ დახურულ სისტემაში, რომლის გარე პირობები უცვლელია, დროთა განმავლობაში დგინდება წონასწორული მდგომარეობა. და მასში მიმდინარე პროცესები უცვლელად ანაზღაურებს ერთმანეთს.
თერმოდინამიკის კიდევ ერთი წესი ადასტურებს სისტემის სურვილს, რომელიც შედგება ნაწილაკების კოლოსალური რაოდენობისგან, რომლებიც ხასიათდება ქაოტური მოძრაობით, დამოუკიდებლად გადავიდეს სისტემისთვის ნაკლებად სავარაუდო მდგომარეობიდან უფრო სავარაუდო მდგომარეობაზე.
და გეი-ლუსაკის კანონი (ასევე უწოდებენ გაზის კანონს) ამბობს, რომ გარკვეული მასის გაზისთვის სტაბილური წნევის პირობებში, მისი მოცულობის გაყოფის შედეგიაბსოლუტური ტემპერატურა აუცილებლად ხდება მუდმივი მნიშვნელობა.
ამ ინდუსტრიის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი წესი არის თერმოდინამიკის პირველი კანონი, რომელსაც ასევე უწოდებენ თერმოდინამიკური სისტემის ენერგიის შენარჩუნებისა და ტრანსფორმაციის პრინციპს. მისი თქმით, სითბოს ნებისმიერი რაოდენობა, რომელიც გადაეცა სისტემას, დაიხარჯება ექსკლუზიურად მისი შინაგანი ენერგიის მეტამორფოზაზე და მის მიერ სამუშაოს შესრულებაზე ნებისმიერ მოქმედ გარე ძალებთან მიმართებაში. სწორედ ეს კანონზომიერება გახდა საფუძველი თერმოძრავების მუშაობის სქემის ჩამოყალიბებისთვის.
გაზის კიდევ ერთი კანონზომიერება ჩარლზის კანონია. ნათქვამია, რომ რაც უფრო დიდია იდეალური გაზის გარკვეული მასის წნევა, მუდმივი მოცულობის შენარჩუნებისას, მით მეტია მისი ტემპერატურა.
ელექტროენერგია
აღმოაჩენს ფიზიკის საინტერესო ძირითად კანონებს მე-10 კლასის სკოლისთვის ახალგაზრდა მეცნიერებისთვის. ამ დროს შესწავლილია ბუნების ძირითადი პრინციპები და ელექტრული დენის მოქმედების კანონები, ისევე როგორც სხვა ნიუანსები.
მაგალითად,
ამპერის კანონი ამბობს, რომ პარალელურად დაკავშირებული დირიჟორები, რომლებშიც დენი მიედინება იმავე მიმართულებით, აუცილებლად იზიდავს, ხოლო დენის საპირისპირო მიმართულების შემთხვევაში, შესაბამისად, მოგერიდება. ზოგჯერ იგივე სახელი გამოიყენება ფიზიკური კანონისთვის, რომელიც განსაზღვრავს ძალას, რომელიც მოქმედებს არსებულ მაგნიტურ ველში გამტარის მცირე მონაკვეთზე, რომელიც ამჟამად ატარებს დენს. მას ასე ჰქვია - ამპერის ძალა. ეს აღმოჩენა მეცნიერმა გააკეთა მეცხრამეტე საუკუნის პირველ ნახევარში (კერძოდ, 1820 წელს).
კანონიმუხტის კონსერვაცია ბუნების ერთ-ერთი ძირითადი პრინციპია. მასში ნათქვამია, რომ ყველა ელექტრული მუხტის ალგებრული ჯამი, რომელიც წარმოიქმნება ელექტრულად იზოლირებულ სისტემაში, ყოველთვის არის დაცული (მუდმივი ხდება). ამის მიუხედავად, დასახელებული პრინციპი არ გამორიცხავს ასეთ სისტემებში გარკვეული პროცესების შედეგად ახალი დამუხტული ნაწილაკების გამოჩენას. მიუხედავად ამისა, ყველა ახლად წარმოქმნილი ნაწილაკების ჯამური ელექტრული მუხტი აუცილებლად უნდა იყოს ნულის ტოლი.
კულონის კანონი ერთ-ერთი ძირითადია ელექტროსტატიკაში. იგი გამოხატავს ფიქსირებულ წერტილოვან მუხტებს შორის ურთიერთქმედების ძალის პრინციპს და განმარტავს მათ შორის მანძილის რაოდენობრივ გამოთვლას. კულონის კანონი იძლევა ელექტროდინამიკის ძირითადი პრინციპების ექსპერიმენტული გზით დასაბუთებას. მასში ნათქვამია, რომ უძრავი წერტილის მუხტები, რა თქმა უნდა, ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან ძალით, რაც უფრო მაღალია, მით მეტია მათი სიდიდის ნამრავლი და, შესაბამისად, რაც უფრო მცირეა, მით უფრო მცირეა განხილულ მუხტებს შორის მანძილის კვადრატი და ნებადართულია. მედია, რომელშიც აღწერილი ურთიერთქმედება ხდება.
ოჰმის კანონი ელექტროენერგიის ერთ-ერთი ძირითადი პრინციპია. ნათქვამია, რომ რაც უფრო დიდია პირდაპირი ელექტრული დენის ძალა, რომელიც მოქმედებს წრედის გარკვეულ მონაკვეთზე, მით მეტია ძაბვა მის ბოლოებზე.
"მარჯვენა ხელის წესი" არის პრინციპი, რომელიც საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ მიმართულება დენის გამტარში, რომელიც მოძრაობს გარკვეული გზით მაგნიტური ველის გავლენის ქვეშ. ამისათვის აუცილებელია მარჯვენა ხელის განლაგება ისე, რომ მაგნიტური ინდუქციის ხაზები იყოსფიგურალურად შეეხო გაშლილ ხელისგულს და ცერი გაუწოდა დირიჟორის მიმართულებით. ამ შემთხვევაში, დარჩენილი ოთხი გასწორებული თითი განსაზღვრავს ინდუქციური დენის მიმართულებას.
ასევე, ეს პრინციპი გვეხმარება გაირკვეს სწორი გამტარის მაგნიტური ინდუქციის ხაზების ზუსტი მდებარეობა, რომელიც ატარებს დენს მომენტში. ეს ხდება ასე: მოათავსეთ მარჯვენა ხელის ცერა თითი ისე, რომ მიუთითებდეს დენის მიმართულებაზე, დანარჩენი ოთხი თითით კი გადატანითი მნიშვნელობით დაჭერით გამტარი. ამ თითების მდებარეობა აჩვენებს მაგნიტური ინდუქციის ხაზების ზუსტ მიმართულებას.
ელექტრომაგნიტური ინდუქციის პრინციპი არის ნიმუში, რომელიც ხსნის ტრანსფორმატორების, გენერატორების, ელექტროძრავების მუშაობის პროცესს. ეს კანონი ასეთია: დახურულ წრეში წარმოქმნილი ინდუქციის ელექტრომოძრავი ძალა რაც უფრო დიდია, მით მეტია მაგნიტური ნაკადის ცვლილების სიჩქარე.
ოპტიკა
ფილიალი "ოპტიკა" ასევე ასახავს სასკოლო სასწავლო გეგმის ნაწილს (ფიზიკის ძირითადი კანონები: 7-9 კლასები). ამიტომ, ეს პრინციპები არც ისე რთული გასაგებია, როგორც ერთი შეხედვით ჩანს. მათ შესწავლას მოაქვს არა მხოლოდ დამატებითი ცოდნა, არამედ გარემომცველი რეალობის უკეთ გაგება. ფიზიკის ძირითადი კანონები, რომლებიც შეიძლება მივაკუთვნოთ ოპტიკის შესწავლის სფეროს, არის შემდეგი:
- Guynes პრინციპი. ეს არის მეთოდი, რომელიც საშუალებას გაძლევთ ეფექტურად განსაზღვროთ ტალღის ფრონტის ზუსტი პოზიცია წამის ნებისმიერ მონაკვეთში. მისი არსი შემდეგია:ყველა წერტილი, რომელიც ტალღის ფრონტის გზაზე დგას წამის გარკვეულ წილადში, არსებითად, თავისთავად ხდება სფერული ტალღების წყარო (მეორადი), ხოლო ტალღის ფრონტის განლაგება წამის იმავე ნაწილში იდენტურია. ზედაპირი, რომელიც ტრიალებს ყველა სფერულ ტალღას (მეორადი). ეს პრინციპი გამოიყენება სინათლის გარდატეხასთან და მის ანარეკლთან დაკავშირებული არსებული კანონების ასახსნელად.
- ჰაიგენს-ფრენელის პრინციპი ასახავს ეფექტურ მეთოდს ტალღის გავრცელებასთან დაკავშირებული საკითხების გადასაჭრელად. ის ეხმარება ახსნას ელემენტარული პრობლემები, რომლებიც დაკავშირებულია სინათლის დიფრაქციასთან.
- ტალღის ასახვის კანონი. იგი თანაბრად გამოიყენება სარკეში ასახვისთვის. მისი არსი მდგომარეობს იმაში, რომ როგორც დაცემის სხივი, ასევე ის, რომელიც აისახა, ასევე პერპენდიკულარი, რომელიც აგებულია სხივის დაცემის წერტილიდან, განლაგებულია ერთ სიბრტყეში. ასევე მნიშვნელოვანია გვახსოვდეს, რომ კუთხე, რომლითაც სხივი ეცემა, ყოველთვის აბსოლუტურად ტოლია გარდატეხის კუთხის.
- სინათლის გარდატეხის პრინციპი. ეს არის ელექტრომაგნიტური ტალღის (სინათლის) ტრაექტორიის ცვლილება ერთი ერთგვაროვანი საშუალებიდან მეორეზე გადაადგილების მომენტში, რომელიც მნიშვნელოვნად განსხვავდება პირველისგან რეფრაქციული ინდექსების რაოდენობაში. სინათლის გავრცელების სიჩქარე მათში განსხვავებულია.
- შუქის სწორხაზოვანი გავრცელების კანონი. თავის არსში, ეს არის გეომეტრიული ოპტიკის სფეროსთან დაკავშირებული კანონი და ასეთია: ნებისმიერ ერთგვაროვან გარემოში (მიუხედავად მისი ბუნების) სინათლე ვრცელდება მკაცრად სწორხაზოვნად, უმოკლეს მანძილზე. ეს კანონი განათლებას მარტივად და გასაგებად ხსნის.ჩრდილები.
ატომური და ბირთვული ფიზიკა
კვანტური ფიზიკის ძირითადი კანონები, ისევე როგორც ატომური და ბირთვული ფიზიკის საფუძვლები, შესწავლილია უმაღლეს სკოლებში და უნივერსიტეტებში.
ამგვარად, ბორის პოსტულატები არის ძირითადი ჰიპოთეზების სერია, რომელიც გახდა თეორიის საფუძველი. მისი არსი ის არის, რომ ნებისმიერი ატომური სისტემა შეიძლება დარჩეს სტაბილური მხოლოდ სტაციონარულ მდგომარეობაში. ატომის მიერ ენერგიის ნებისმიერი გამოსხივება ან შთანთქმა აუცილებლად ხდება პრინციპის გამოყენებით, რომლის არსი შემდეგია: ტრანსპორტთან დაკავშირებული გამოსხივება ხდება მონოქრომატული.
ეს პოსტულატები ეხება სტანდარტულ სასკოლო სასწავლო გეგმას, რომელიც სწავლობს ფიზიკის ძირითად კანონებს (კლასი 11). მათი ცოდნა სავალდებულოა კურსდამთავრებულებისთვის.
ფიზიკის ძირითადი კანონები, რომლებიც ადამიანმა უნდა იცოდეს
ზოგიერთი ფიზიკური პრინციპი, თუმცა ისინი ამ მეცნიერების ერთ-ერთ დარგს განეკუთვნება, მაინც ზოგადი ხასიათისაა და ყველასთვის ცნობილი უნდა იყოს. ჩვენ ჩამოვთვლით ფიზიკის ძირითად კანონებს, რომლებიც ადამიანმა უნდა იცოდეს:
- არქიმედეს კანონი (იგულისხმება ჰიდრო- და ასევე აეროსტატიკის სფეროები). იგულისხმება, რომ ნებისმიერი სხეული, რომელიც ჩაეფლო აირისებრ ნივთიერებაში ან სითხეში, ექვემდებარება ერთგვარ გამაძლიერებელ ძალას, რომელიც აუცილებლად მიმართულია ვერტიკალურად ზემოთ. ეს ძალა ყოველთვის რიცხობრივად უდრის სხეულის მიერ გადაადგილებული სითხის ან აირის წონას.
- ამ კანონის კიდევ ერთი ფორმულირება ასეთია: აირში ან სითხეში ჩაძირული სხეული აუცილებლად დაიკლებს წონაში იმდენს, რამდენიციყო სითხის ან აირის მასა, რომელშიც ის იყო ჩაძირული. ეს კანონი გახდა საცურაო სხეულების თეორიის ძირითადი პოსტულატი.
- უნივერსალური გრავიტაციის კანონი (აღმოაჩინა ნიუტონმა). მისი არსი მდგომარეობს იმაში, რომ აბსოლუტურად ყველა სხეული აუცილებლად იზიდავს ერთმანეთს იმ ძალით, რაც უფრო დიდია, მით მეტია ამ სხეულების მასების პროდუქტი და, შესაბამისად, რაც უფრო ნაკლებია, მით უფრო მცირეა მათ შორის მანძილის კვადრატი..
ეს არის ფიზიკის 3 ძირითადი კანონი, რომელიც უნდა იცოდეს ყველამ, ვისაც სურს გაიგოს გარემომცველი სამყაროს ფუნქციონირების მექანიზმი და მასში მიმდინარე პროცესების თავისებურებები. მათი მოქმედების პრინციპის გაგება საკმაოდ მარტივია.
ასეთი ცოდნის ღირებულება
ფიზიკის ძირითადი კანონები უნდა იყოს ადამიანის ცოდნის ბარგში, განურჩევლად მისი ასაკისა და პროფესიისა. ისინი ასახავს მთელი დღევანდელი რეალობის არსებობის მექანიზმს და, არსებითად, ერთადერთი მუდმივია მუდმივად ცვალებად სამყაროში.
ძირითადი კანონები, ფიზიკის ცნებები ხსნის ახალ შესაძლებლობებს ჩვენს გარშემო არსებული სამყაროს შესასწავლად. მათი ცოდნა გვეხმარება სამყაროს არსებობის მექანიზმისა და ყველა კოსმოსური სხეულის მოძრაობის გაგებაში. ის გვაქცევს არა მხოლოდ ყოველდღიური მოვლენებისა და პროცესების შემყურეები, არამედ საშუალებას გვაძლევს ვიცოდეთ მათ შესახებ. როდესაც ადამიანს ნათლად ესმის ფიზიკის ძირითადი კანონები, ანუ მის ირგვლივ მიმდინარე ყველა პროცესი, მას ეძლევა შესაძლებლობა გააკონტროლოს ისინი ყველაზე ეფექტური გზით, გააკეთოს აღმოჩენები და ამით უფრო კომფორტული გახადოს მისი ცხოვრება.
შედეგები
ზოგი იძულებულია გაღრმავდესერთიანი სახელმწიფო გამოცდისთვის ფიზიკის ძირითადი კანონების შესწავლა, სხვები – პროფესიით, ზოგიც – მეცნიერული ცნობისმოყვარეობის გამო. ამ მეცნიერების შესწავლის მიზნების მიუხედავად, მიღებული ცოდნის სარგებელი ძნელად შეიძლება გადაჭარბებული იყოს. არაფერია უფრო დამაკმაყოფილებელი, ვიდრე გარემომცველი სამყაროს არსებობის ძირითადი მექანიზმებისა და შაბლონების გაგება.
ნუ იქნებით გულგრილი - განვითარდით!
