Не смотрите,что для педВУЗов.см на год(1965).Изучение начать с 6 страницы.Счастливой ботвы!, страница 4

По размерности физической величины или ее единицы в подавляющем большинстве случаев можно однозначно установить, какая это величина, так как, за очень малыми исключениями, каждая физическая величина имеет индивидуальную размерность. Очевидно, левые и правые части всякого уравнения, выражающего действительно существующую физическую связь, должны иметь одну размерность.

В самом деле, две равные физические величины останутся численно равными при переходе к новым единицам, если при этом численные переходные множители в левой и правой частях уравнения будут одинаковыми, а это возможно только при равенстве их размерностей. Из этою свойства физических связей следует, что если выбрано определяющее уравнение (например, Р = та для единицы силы), то в других уравнениях, которые могли бы быть определяющими =,) Р= Š— Я, Р=у — ~, коэффициенты Е и у должны быть отличо! т1аЧ ! а /' ными от единицы и иметь размерность. Последняя определится, если мы приравняем правые части определяющего н данного урав- !5 некий и подставим в них размерности величин, входящих в то и другое: [пза] = ~Š— Я 1, ЕМТ-з = [Е] 1.», откуда [Е] = Е 'МТ-».

В системе МКС [Е] = м ' кг ° сгк '. Это же свойство физических связей используется при отыскании новых зависимостей между физическими величинами с помощью так называемого анализа размерностей. 6 З. ФИЗИКА И ТЕХНИКА Цель физических исследований — открытие объективных законов природы для использования и преобразования ее в интересах человека. Использование в человеческой практике, в технике результатов научных исследований, в частности физических, является решающим доказательством истинности наших знаний — правильного отражения в нашем сознании объективной действительности. Энгельс пишет: «В тот момент, когда сообразно воспринимаемым нами свойствам какой-либо вещи, мы употребляем ее для себя,— мы в этот самый момент подвергаем безошибочному испытанию истинность или ложность наших чувственных восприятий.

Если эти восприятия были ложны, то и наше суждение о возможности использовать данную вещь необходимо будет ложно, и всякая попытка такого использования неизбежно приведет к неудаче. Но если мы достигнем нашей цели, если мы найдем, что вещь соответствует нашему представлению о ней, что она дает тот результат, какого мы ожидали от ее употребления, — тогда мы имеем положительное доказательство, что в этих границах наши восприятия о вещи и ее свойствах совпадают с существующей вне нас действительностью'».

Физические законы лежат в основе технических наук. Машиностроение использует законы механики, теории теплоты, электромагнитных явлений, Теплотехника, электротехника, радиотехника, светотехника и другие технические дисциплины теснейшим образом связаны с физикой. Новые открытия физики эффективно используются техникой.

Например, открытие способа получения и использования атомной энергии привело к развитию новой области техники — атомной энергетики. Но, обогащаясь по мере развития физики новыми способами удовлетворения человеческих по- ' К. Мерке н Ф. Энгельс, Избранные пронзеедення, т. 11> Го«по. лнтяздзт, 1В52, стр. ВО. 16 требностей, техника сама способствует дальнейшему развитию физики: во-первых, ставя перед физикой новые задачи н, во-вторых, снабжая физиков новыми материалами, все более точными измерительными приборами, необходимыми приспособлениями и устройствами.

Например, советское приборостроение обеспечило исследователей атомных ядер установками, представляющими собой целые индустриальные комплексы ~цнклотроны, синхрофазатроны), снабдило физиков и геофизиков искусственными спутниками Земли и космическими кораблями. ГЛАВА П ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ КИНЕМАТИКИ а 1. пРОстРАнстВО и ВРемя — ОБъектиВные ФОРмы СУЩЕСТВОВАНИЯ МАТЕРИИ, СИСТЕМЫ ОТСЧЕТА Кинемагпикой называется раздел механики, изучающий перемещение тел без учета взаимодействий между ними. Кинематика ограничивается разработкой способов описания движения тел, отказываясь от выяснения причин, которые изменяют состояние движения. Раздел механики, изучающий связи кинематических характе. ристик движения данного тела с взаимодействиями, изменяющими состояние его движения, называется динамикой. Все изменения в окружающем нас мире происходят в известной последовательности, обладают большей или меньшей длительностью.

Ни одно явление не может произойти мгновенно. Непрерывное и бесконечное развитие материи проявляется во времени. Время — форма существования материи. Говоря «прошло столько-то времени — день, год, два...», мы тем самым отмечаем какое-то событие или явление как начало счета времени и выделяем последовательность изменений, происшедших после него в природе, в обществе или в жизни отдельного человека. Если бы пересталн происходить изменения в окружающем мире, время остановилось бы, ано попросту перестало бы существовать.

Более того, современная физика доказала, что длительность процессов, протекающих в теле, зависит ат скорости его движения. Продолжительность процессов, которая определяет интервалы времени, меняется с изменением скорости тела. «Абсолютное время», оторванное ат реальных процессов эволюции материи, есть всего лишь бессодержательная и бесполезная абстракция. Развитие материи происходит не толька во времени, но и в пространстве.

Все материальные тела обладают пространственной протяженностью, каким-то образом расположены друг относительно друга. Два тела не могут одновременно находиться в одном и том 18 же месте'. В процессе развития меняется и взаимное расположение тел, и их протяженность. Пространство, как и время, есть форма существования материи.

Ньютон в работе «Математические начала натуральной философии» сделал попытку разделить пространство на «относительное», которое определяется относительным положением материальных тел, и «абсолютное», не связанное ни с временем, ни с материей, существующее независимо от них. Однако он был вынужден оговориться, что, вероятно, мы не сможем определить места тел в «абсолютном» пространстве. В дальнейшем была установлена ложность, метафизичность представления об абсолютном пространстве. В Х1Х в. великий русский математик Лобачевский указал, что геометрические свойства пространства определяются свойствами материальных тел. Это открытие Лобачевского легло в основу учения о пространстве в общей теории относительности, созданной А.

Эйнштейном. Физика второй половины Х1Х в. опровергла представление Ньютона (логически связанное с предположением существования «абсолютного» простран. ства) о возможности взаимодействия тел через пустое пространство (дальнодействие). Она показала, что всякое действие одноготела на другое передается с конечной скоростью и только через материальные макро- и микротела.

В ХХ в. физика доказала, что так называемая «пустота» есть состояние особой «полевой» формы материи, что она способна влиять на состояние материальных тел, а материальные тела в свою очередь изменяют физические свойства «пустоты». Открытия химии и кристаллографии обнаружили зависимость фи. вико-химических свойств вещества от пространственного расположения молекул и атомов. Теория относительности показала изменение протяженности тел в зависимости от скорости их движения. Представив себе пространство вне материи, мы должны были бы очи.

тать его не обладающим никакими свойствами. А нечто, не обладающее свойствами, есть ничто, голая выдумка. Время и пространство неотделимы от материи и являются взаимосвязанными формами ее существования. В частности, эта взаимосвязь проявляется и в механическом движении, когда тела перемещаются друг относительно друга со временем в пространстве. Знать движение тела — значит уметь для любого момента времени указать его положение относительно других тел.

Следователь. но, для того чтобы изучить движение тела, необходимо, во-первых, выбрать тела, по отношению к которым можно отметить перемещение данного тела (выбрать тела отсчета); во-вторых, последовательно произвести определение ряда положений тела относительно тел отсчета и одновременно отметить моменты времени, соответствующие этим положениям. ' Это утверждение, которое в рамках «каасснческой» фнаикн кажется самоочевидным, нуждается в уточнении, которое будет дано в дааьнейше»ь Рнс.

2. Падение тела в системе отсчета, связанной с движущимся вагоном н в системе отсчета, связанной неподвижно с Землей. Приступая к изучению конкретного движения, надо решить, какие тела следует в данном случае выбрать за тела отсчета. Положим, мы хотели бы изучить движение стального шарика, упавшего из окна равномерно и прямолинейно перемещающегося вагона, Мы можем в качестве тела отсчета выбрать, например, стенки вагона. Так как шарик в момент падения имел ту же скорость, что и вагон, то (если сопротивление воздуха мало) он падает, оставаясь под той точкой подоконника, которую пересек в начале падения.

Проекция следа шарика на стенку вагона — вертикальная прямая. Если мы выберем в качестве тел отсчета неподвижно связанные с землей рельсы и телеграфный столб, то относительно них шарик движется по кривой (рис. 2). Он сохраняет некоторое время движение в горизонтальном направлении, которым обладал относительно столба вместе с вагоном, и одновременно падает по вертикали к рельсам. Значит, интересующее нас движение относительно различных тел отсчета может быть описано по-разному. Не учитывая реальных причин движения тел, нельзя отдать предпочтения тем или другим телам отсчета, решить вопрос о том, относительно которых из них объективные свойства движения, его характер раскрываются наиболее полно н точно. Но это можно сделать, выйдя за пределы кинематики, рассматривая задачу динамически, учитывая реальное расположение взаимодействующих тел, анализируя причины движения, рассматривая объективные условия физической задачи.

В своей практической деятельности человек обычно легко выбирает тела отсчета, опираясь на опыт, полученный в процессе этой деятельности. Так, переходя улицу перед движущимся автомобилем, пешеход выбирает безопасный для себя путь, принимая за тело отсчета Землю и рассматривая движение свое и автомобиля относительно ене- подвижной» Земли. Шофер, чтобы не наехать на пешехода или не столкнуться с другой машиной, рассматривает нх движение относительно своего автомобиля. Для описания движений на Земле в качестве тел отсчета чаще всего принимают систему тел, неподвижно связанных с Землей (например, ребро лабораторного стола, стены аудитории, геодезические пункты на поверхности Земли и т.