7 класс

Определения и формулы

Измерение физических величин

Измерение физических величин

1. из значения верхней границы (ВГ) шкалы вычесть значение нижней границы (НГ) шкалы и результат разделить на количество делений (N);
2. найти разницу между значениями двух соседних числовых меток (А и Б) шкалы и разделить на количество делений между ними (n).

ЦД = (ВГ — НГ) / N

ЦД = (Б — А) / n

Механическое движение

Скорость (ʋ) — физическая величина, численно равна пути (S), пройденного телом за единицу времени (t).

Путь (S) — длина траектории, по которой двигалось тело, численно равен произведению скорости (ʋ) тела на время (t) движения.

Время движения (t) — равно отношению пути (S), пройденного телом, к скорости (ʋ) движения.

Средняя скорость (ʋ _ср ) — равна отношению суммы участков пути (S₁, S₂, S₃, …), пройденного телом, к промежутку времени (t₁ + t₂+ t₃+ …), за который этот путь пройден.

ʋ_ср= (S₁+ S₂+ S₃+ …) / (t₁+ t₂+ t₃+ …)

Сила тяжести, вес, масса, плотность

Сила тяжести — сила (F_Т), с которой Земля притягивает к себе тело, равная произведению массы (т) тела на коэффициент пропорциональности (g) — постоянную величину для Земли. (g = 9,8 H/кг)

F_Т= m*g Вес (Р) — сила, с которой тело действует на горизонтальную опору или вертикальный подвес, равная произведению массы (т) тела на коэффициент (g).

Масса (т) — мера инертности тела, определяемая при его взвешивании как отношение силы тяжести (Р) к коэффициенту (g).

т = Р / g Плотность (ρ) — масса единицы объёма вещества, численно равная отношению массы (т) вещества к его объёму (V).

Механический рычаг, момент силы

Момент силы (М) равен произведению силы (F) на сё плечо (l)

М = F*l Условие равновесия рычага — рычаг находится в равновесии, если плечи (l₁, l₂)действующих на него двух сил (F₁, F₂) обратно пропорциональны значениям сил.

a) F₁/ F₂= l₁/ l₂

Давление, сила давления

Давление (р) — величина, численно равная отношению силы (F), действующей перпендикулярно поверхности, к площади (S) этой поверхности

Сила давления (F) — сила, действующая перпендикулярно поверхности тела, равная произведению давления (р) на площадь этой поверхности (S)

Давление газов и жидкостей

Давление однородной жидкости (р) — на дно сосуда зависит только от её плотности (ρ) и высоты столба жидкости (h).

Закон Архимеда — на тело, погруженное в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила — архимедова сила (F_В). равная весу жидкости (или газа), в объёме (V_Т) этого тела.

F_В= ρ*g*Vт

Условие плавания тел — если архимедова сила (F_В) больше силы тяжести (F_Т)тела, то тело всплывает.

F_В> F_ТЗакон гидравлической машины — силы (F₁, F₂), действующие на уравновешенные поршни гидравлической машины, пропорциональны площадям (S₁, S₂) этих поршней.

F₁/ F₂= S₁/ S₂

Закон сообщающихся сосудов — однородная жидкость в сообщающихся сосудах находится на одном уровне (h)

Работа, энергия, мощность

Механическая работа — Работа (A) — величина, равная произведению перемещения тела (S) на силу (F), под действием которой это перемещение произошло. Формула:

А = F*S Коэффициент полезного действия механизма (КПД) — коэффициент полезного действия (КПД) механизма — число, показывающее, какую часть от всей выполненной работы (А_В) составляет полезная работа (А_П).

ɳ = А_П/ А_В*100% Потенциальная энергия (Е _П ) тела, поднятого над Землей, пропорциональна его массе (т) и высоте (h) над Землей.

Формула: Е_П = m*g*h Кинетическая энергия (Е _К ) движущегося тела пропорциональна его массе (m) и квадрату скорости (ʋ 2 ).

Е_К= m*ʋ 2 / 2 Сохранение и превращение механической энергии — Сумма потенциальной (Е_П) и кинетической (Е_К) энергии в любой момент времени остается постоянной.

E_П+ E_К= const

Мощность (N) — величина, показывающая скорость выполнения работы и равная: а) отношению работы (А) ко времени (t), за которое она выполнена; б) произведению силы (F), под действием которой перемещается тело, на среднюю скорость (ʋ) его перемещения.

ГЛАВА 3. Давление твердых тел, жидкостей и газов

§35. Давление. Единицы давления

Вопросы

1. Приведите примеры, показывающие, что действие силы зависит от площади опоры, на которую действует эта сила

Ответ:

2. Почему человек, идущий на лыжах, не проваливается в снег?

Ответ:

3. Почему острая кнопка легче входит в дерево, чем тупая?

Ответ:

4. На каком опыте можно показать, что действие силы зависит от площади опоры?

Ответ:

5. Какие вы знаете единицы давления?

Ответ:

Упражнение 14

1. Выразите в паскалях давление: 5 гПа; 0,02 Н/$cм^{2}$; 0,4 кПа; 10 Н/$cм^{2}$. Выразите в гектопаскалях и килопаскалях давление: 10 000 Па; 5800 Па.

Ответ:

2. Гусеничный трактор ДТ−75М массой 6610 кг имеет опорную площадь обеих гусениц 1,4 $м^{2}$. Определите давление этого трактора на почву. Во сколько раз оно больше давление, производимого мальчиком (см. пример в §35)?

Ответ:

3. Человек нажимает на лопату силой 600 Н. Какое давление оказывает лопата на почву, если ширина её лезвия 20 см, а толщина режущего края 0,5 мм? Зачем лопаты остро затачивают?

Ответ:

4. Мальчик массой 45 кг стоит на лыжах. Длина каждой лыжи 1,5 м, ширина 10 см. Какое давление оказывает мальчик на снег? Сравните его с давлением, которое производит мальчик, стоящий без лыж.

Ответ:

Задание

• В стеклянную ёмкость насыпьте песка. Наполните пластиковую бутылку с длинным горлышком водой, закройте крышкой и поставьте на песок. Затем переверните бутылку вверх дном и снова поставьте на песок. Объясните, почему во втором случае бутылка глубже вошла в песок.

Ответ:

История естествознания

Наверняка естествознания зародилось еще в первобытные времена, и среди наших далеких предков встречались наблюдательные и мудрые люди, которых соплеменники по невежеству могли звать шаманами, колдунами или друидами, а они-то были первыми учеными! Наблюдая за окружающей природой, они подмечали особенности поведения животных, изучали лекарственные свойства разных трав, по косвенным признакам могли предсказать погоду или излечить болезнь. Знания этих мудрых людей устно (так как еще не было письменности) передавались из поколения в поколение.

С изобретением письменности и появлением первых развитых цивилизаций все полезные знания, накопленные первыми учеными, бывшими в древних обществах жрецами, начали систематизироваться и писаться. Так в древнем Египте, Месопотамии, древнем Китае, Индии и других колыбелях цивилизации появились первые письменные научные труды касательно естествознания.

Но главными систематиками знаний естественных наук стали древние греки, и именно в античной Греции зародилась наука в ее классическом виде. Более того, некоторые открытия древнегреческих ученых удивляют своей современностью и актуальностью даже в наше время. Судите сами:

• В VI веке до н. е. Фалес из Милета впервые объясняет природу землетрясений, не как следствие божественных сил, а как следствие определенных физических законов. Он же первым из ученых, наблюдая за небом, точно предсказал появление солнечного затмения, чем немало поразил своих современников.
• В V веке до н. е. философ Левкипп, высказал идею о том, что весь мир состоит из неких неделимых частиц, ставших позднее именоваться атомами. Лишь впоследствии оказалось, что и атомы не самые маленькие, и в свою очередь состоят из множества еще более мелких элементарных частиц.
• Главным ученым античного мира был конечно же Аристотель, живший в IV веке до н. е. Аристотель оставил после себя множество научных трудов по естествознанию: тут и труды по астрономии и математики, по физике и метеорологии, а его труд «История животных» состоявший из наблюдений за нашими братьями меньшими, пожалуй не потерял своей актуальности и сегодня. Разумеется, не все из научных теорий Аристотеля правдивы, но размах его научной деятельности поистине грандиозен, поэтому его вполне заслужено считают «отцом науки» (по крайней мере, в ее традиционном академическом виде).

В средние века труды Аристотеля и его натурфилософия стали непогрешимой догмой и лишь с наступлением эпохи Возрождения начинает ускоряться научно-технический прогресс, а вместе с ним происходит переворот в естествознании. Особенно сильно на развитие научных идей влияет появление книгопечатания, изобретение микроскопа и телескопа.

И вот после научной революции XVII века, зарождается современная наука, оперирующая теми особенностями естествознания, которые мы описали выше.

§ 1. Что изучает физика

Ребята, вы приступаете к изучению нового для вас предмета, который называется «Физика».

Слово «физика» происходит от греческого слова «фюзис», что означает природа. Оно впервые появилось в сочинениях одного из величайших мыслителей древности — Аристотеля, жившего в IV в. до нашей эры.

В русский язык слово «физика» было введено Михаилом Васильевичем Ломоносовым, когда он издал в России первый учебник физики в переводе с немецкого языка.

Физика — одна из основных наук о природе.

Так, например, кусочек льда, внесённый в тёплую комнату, начнёт таять. Вода в чайнике, поставленном на огонь, закипит. Если по проволоке пропустить электрический ток, то она нагреется и может даже раскалиться докрасна (как в электрической лампочке).

Таяние льда, кипение воды, падение камня, нагревание проволоки током, ветер, гром — всё это различные явления.

Может ли одна такая наука, как физика, изучить множество явлений? Физика обладает необыкновенной особенностью. Изучая самые простые явления, можно вывести общие законы.

Например, изучая свободное падение шариков, имеющих разный размер, с различной высоты, можно установить законы, которые будут выполняться при падении других тел.

Задача физики состоит в том, чтобы открывать и изучать законы, которые связывают между собой различные физические явления, происходящие в природе.

Например, выяснено, что причиной падения на Землю различных тел является их притяжение Землёй. Смена дня и ночи объясняется тем, что Земля вращается вокруг своей оси (рис. 1). Одна из причин возникновения ветра — неравномерное нагревание воздуха.

Изучением природы занимаются и другие науки: биология, химия, география, астрономия. Все эти науки применяют законы физики. Например, в географии они необходимы для объяснения климата, течения рек, образования ветров и других явлений. В астрономии законы физики используют при изучении строения и развития небесных тел.

Из этой книги вы узнаете о многих важнейших открытиях, благодаря которым развивалась физика, изучите различные физические явления, поймёте, как они связаны между собой, узнаете имена учёных, открывших важнейшие законы.

Предметы, относящиеся к естественным наукам

Люди изучают естественно-научные дисциплины для того, чтобы получить максимально полное представление об окружающем мире. Благодаря этим знаниям человек живёт в комфортных условиях, организовывает свой быт, осваивает природу. Рассмотрим основные предметы, относящиеся к данной области.

Биология исследует живые организмы, процессы их развития и взаимодействия. Благодаря этой дисциплине мы получаем сведения о всём многообразии животного и растительного мира.

Рис. 2. Объекты живой природы.

• Химия изучает вещества и их соединения, выявляет их свойства, описывает реакции, происходящие при соединении различных элементов. Знания, полученные в рамках данного предмета, используются в сельском хозяйстве, медицине, промышленности.
• Физика представляет собой дисциплину, исследующую свойства тел, явления неживой природы. Она включает в себя такие разделы, как оптика, механика, термодинамика, статика, электричество.
• Предметом изучения географии является поверхность Земли, природные зоны, полезные ископаемые. Эта наука включает в себя физическую географию (описывает особенности рельефа, строение оболочек планеты, климат, экосистемы) и социально-экономическую географию (распределение ресурсов, промышленность, сельское хозяйство, демографические процессы, особенности разных народов).

Рис. 3. Физическая карта мира.

Астрономия как наука исследует устройство Вселенной, происходящие в ней процессы, эволюцию небесных тел.

Основы естественных наук были заложены в Античности, когда мыслители пытались объяснить законы мироздания. Свой вклад в развитие многих дисциплин внесли такие известные учёные, как Архимед, Аристотель, Галилей, Коперник, Ньютон. В современном виде предметы, относящиеся к естественным наукам, сложились в XVIII–XIX веках.

Что мы узнали?

В зависимости от предмета исследования науки делятся на точные, естественные и социально-гуманитарные. К естественным наукам относятся такие дисциплины, как физика, химия, астрономия, биология, география.

1. /10

   Вопрос 1 из 10

ГЛАВА 3. Давление твердых тел, жидкостей и газов

§35. Давление. Единицы давления

Вопросы

1. Приведите примеры, показывающие, что действие силы зависит от площади опоры, на которую действует эта сила

Ответ:

2. Почему человек, идущий на лыжах, не проваливается в снег?

Ответ:

3. Почему острая кнопка легче входит в дерево, чем тупая?

Ответ:

4. На каком опыте можно показать, что действие силы зависит от площади опоры?

Ответ:

5. Какие вы знаете единицы давления?

Ответ:

Упражнение 14

1. Выразите в паскалях давление: 5 гПа; 0,02 Н/$cм^{2}$; 0,4 кПа; 10 Н/$cм^{2}$. Выразите в гектопаскалях и килопаскалях давление: 10 000 Па; 5800 Па.

Ответ:

2. Гусеничный трактор ДТ−75М массой 6610 кг имеет опорную площадь обеих гусениц 1,4 $м^{2}$. Определите давление этого трактора на почву. Во сколько раз оно больше давление, производимого мальчиком (см. пример в §35)?

Ответ:

3. Человек нажимает на лопату силой 600 Н. Какое давление оказывает лопата на почву, если ширина её лезвия 20 см, а толщина режущего края 0,5 мм? Зачем лопаты остро затачивают?

Ответ:

4. Мальчик массой 45 кг стоит на лыжах. Длина каждой лыжи 1,5 м, ширина 10 см. Какое давление оказывает мальчик на снег? Сравните его с давлением, которое производит мальчик, стоящий без лыж.

Ответ:

Задание

• В стеклянную ёмкость насыпьте песка. Наполните пластиковую бутылку с длинным горлышком водой, закройте крышкой и поставьте на песок. Затем переверните бутылку вверх дном и снова поставьте на песок. Объясните, почему во втором случае бутылка глубже вошла в песок.

Ответ:

Ответы на вопрос

Отвечает Табуровский Максим.

Ответ:

Биология , Химия , География , Анатомия

Объяснение:

Биология изучает природу :Зверей , Растений , бактерий , протистов , грибов и тд

химия -наука о вещества и их перетворениях

география-наука о странах, материках , о климате стран и материков , о рельефе и тд

анатомия -нука о человеке

Отвечает Рыжков Миша.

Я знаю множество естественных наук и могу привести несколько примеров, объясняя, что каждая из них изучает:

1. Физика:

   • Изучает законы и свойства материи, энергии и пространства.
   • Анализирует явления, такие как движение тел, электричество и магнетизм, атомная и ядерная физика.

2. Химия:

   • Исследует состав, структуру и свойства веществ и химических реакций между ними.
   • Помогает понимать образование и разрушение химических связей и создавать новые материалы.

3. Биология:

   • Изучает жизнь и живые организмы, их структуру, функции и взаимодействия.
   • Включает в себя поддисциплины, такие как генетика, экология, биохимия и эволюционная биология.

4. Геология:

   • Исследует земные процессы, структуру земной коры и формирование горных пород.
   • Занимается изучением геологической истории планеты и феноменами, такими как землетрясения и вулканизм.

Это лишь небольшой перечень естественных наук, и каждая из них играет важную роль в понимании мира и развитии науки и технологии.

Теоретическая и экспериментальная физика[]

Основные статьи: Теоретическая физика, Экспериментальная физика

Магнит, парящий над сверхпроводником — пример эффекта Мейснера.

В основе своей физика — экспериментальная наука: все её законы и теории основываются и опираются на опытные данные. Однако зачастую именно новые теории являются причиной проведения экспериментов и, как результат, лежат в основе новых открытий. Поэтому принято различать экспериментальную и теоретическую физику.

Экспериментальная физика исследует явления природы в заранее подготовленных условиях. В её задачи входит обнаружение ранее неизвестных явлений, подтверждение или опровержение физических теорий. Многие достижения в физике были сделаны благодаря экспериментальному обнаружению явлений, не описываемых существующими теориями. Например, экспериментальное изучение фотоэффекта послужило одной из посылок к созданию квантовой механики (хотя рождением квантовой механики считается появление гипотезы Планка, выдвинутой им для разрешения ультрафиолетовой катастрофы — парадокса классической теоретической физики излучения).

В задачи теоретической физики входит формулирование общих законов природы и объяснение на основе этих законов различных явлений, а также предсказание до сих пор неизвестных явлений. Верность любой физической теории проверяется экспериментально: если результаты эксперимента совпадают с предсказаниями теории, она считается адекватной (достаточно точно описывающей данное явление).

При изучении любого явления экспериментальные и теоретические аспекты одинаково важны.

Количественный характер физики[]

Физика — количественная наука. Физический эксперимент опирается на измерения, то есть сравнение характеристик исследуемых явлений с определенными эталонами. С этой целью физика развила совокупность физических единиц и измерительных приборов. Отдельные физические единицы объединяются в системы физических единиц. Так, на современном этапе развития науки стандартом является Международная система СИ, но большинство теоретиков по-прежнему предпочитает пользоваться Гауссовой системой единиц.

Полученные экспериментально количественные зависимости позволяют использовать для своей обработки математические методы и строить теоретические, то есть математические модели изучаемых явлений.

С изменением представлений о природе тех или иных явлений меняются также физические единицы, в которых измеряются физические величины. Так, например, для измерения температуры сначала были предложены произвольные температурные шкалы, которые делили промежуток температур между характерными явлениями (например, замерзанием и кипением воды) на определенное количество меньших промежутков, которые получили название градусов температуры. Для измерения количества теплоты была введена единица — калория, которая определяла количество теплоты, необходимой для нагрева грамма воды на один градус. Однако со временем физики установили соответствие между механической и тепловой формой энергии. Таким образом, оказалось, что предложенная ранее единица количества теплоты, калория, является излишней, как и единица измерения температуры. И количество теплоты, и температуру можно измерять в единицах механической энергии. В современную эпоху калория и градус не вышли из практического употребления, но между этими величинами и единицей энергии Джоулем существует точное числовое соотношение. Градус, как единица измерения температуры входит в систему СИ, а коэффициент перехода от температурной к энергетическим величинам — постоянная Больцмана — считается физической постоянной.

Цели и особенности

Наукой называется совокупность систематических действий, направленных на получение и организацию знаний о различных типах явлений, их объяснение. Основная задача естествознания — сформулировать законы, способные предсказать происходящее в окружающем мире. Отсюда вытекает стремление учёных исключить неопределённости, упрощая изучаемые явления. Основные признаки, которыми характеризуются естественные науки, можно представить следующим списком:

Развитие естественных наук тесно связано с технологическим прогрессом. Отсутствие тех или иных технических возможностей может быть непреодолимым препятствием для анализа природных явлений.

Например, без инструментов наблюдения, таких как телескоп и микроскоп, учёные не смогли бы провести важнейшие исследования в области астрономии и микробиологии.

Важно понимать, что знания об окружающем мире несовершенны и даже бывают довольно далеки от истины. Теории, на которых базируются естественные науки, представляют собой лишь объяснение какого-либо явления

В зависимости от того, в какой степени они согласуются с реальностью, определяется их качество.

§ 6. Физика и техника

Развитие физики сопровождалось изменением представлений людей об окружающем мире. Отказ от привычных взглядов, возникновение новых теорий, изучение физических явлений характерно для физики с момента зарождения этой науки до наших дней.

Важное значение имеют открытия в области физики для развития техники. Например, двигатель внутреннего сгорания, приводящий в движение автомобили, тепловозы, речные и морские суда (рис

16), был создан на основе изучения тепловых явлений.

С развитием науки в технике за последние десятилетия произошли грандиозные изменения.

То, что раньше считалось научной фантастикой, сейчас является реальностью. Сегодня трудно представить нашу жизнь без телевизора, DVD-плеера, компьютера, мобильной и интернет-связи.

Современное кинопроизводство, телевидение, радио, магнитная запись (рис. 17) — всё это возникло после того, как были изучены многие звуковые, световые и электрические явления.

В свою очередь, развитие техники влияет на развитие науки. Так, например, усовершенствованные машины, компьютеры, точные измерительные и другие приборы используются учёными при исследовании физических явлений. После того как были созданы ракеты и современные электронные приборы, стало возможным глубже изучить космическое пространство.

Подобных примеров можно привести множество. Открытия, сделанные в науке, являются результатом упорного труда многих учёных разных стран. Рассмотрим некоторые этапы развития физики.

Основу современных взглядов на картину мира заложил итальянский учёный Галилео Галилей. С помощью изобретённого им телескопа учёный проводил эксперименты по наблюдению небесных тел. Сделанные Галилеем открытия опровергли ранее существовавшие взгляды на окружающий мир и оказали влияние на развитие физической науки.

Возникновение физической теории связано с именем выдающегося английского физика и математика Исаака Ньютона. Обобщив результаты наблюдений и опытов своих предшественников (И. Кеплера, Г. Галилея)у Ньютон создал огромный труд « Математические начала натуральной философии». В этой работе учёный изложил важнейшие законы механики, которые были названы его именем (законы Ньютона). Они привели к бурному развитию представлений о механическом движении.

Дальнейшее развитие физики определилось изучением тепловых и электромагнитных явлений. Стремление учёных проникнуть в глубь тепловых процессов привело к зарождению идей о молекулярном строении вещества. Исследования электромагнитных явлений коренным образом изменили научную картину мира. Оказалось, что нас окружают физические тела и поля. Общую теорию электромагнитных явлений создал Джеймс Максвелл.

Теория Максвелла объяснила природу света и помогла разработке новых технических приборов и устройств, основанных на явлениях электромагнетизма.

Возросла роль физики и её влияние на технический и социальный прогресс. Свой вклад в развитие современной физики внесли видные учёные России: Н. Г. Басов, П. Л. Капица, Л. Д. Ландау, Л. И. Мандельштам, А. М. Прохоров и др.

Ярким подтверждением связи науки и техники явился огромный прорыв в области изучения космоса. Так, 4 октября 1957 г. в нашей стране был запущен первый в мире искусственный спутник Земли, а 12 апреля 1961 г. Юрий Алексеевич Гагарин стал первым космонавтом. Его полёт длился 1 ч 48 мин. А спустя четыре года, в 1965 г. советский космонавт Алексей Архипович Леонов стал первым человеком, вышедшим в открытый космос. Продолжительность его «прогулки» составила 12 мин 9 с.

Следующим этапом в развитии космонавтики стала посадка на Луну американского космического корабля с астронавтами на борту: Нейлом Армстронгом и Эдвином Олдрином, осуществлённая 21 июля 1969 г.

Большой вклад в научную и техническую разработку космических полётов сделал Сергей Павлович Королёв. Он являлся главным конструктором первых боевых и космических ракет, искусственных спутников Земли, пилотируемых космических кораблей. С. П. Королёв стал основоположником практической космонавтики.

Искусственные спутники Земли (ИСЗ) стали опорными станциями, с помощью которых исследуется космическое пространство, ведётся наблюдение и изучение Земли, осуществляется телевещание, спутниковая радиосвязь. Запуск первого ИСЗ послужил толчком для развития процесса управления некоторыми объектами, т. е. навигации: космической, астрономической, спутниковой и др.

Здесь названы лишь основные этапы развития физики и перечислены немногие из выдающихся людей науки, сделавших важные открытия, благодаря которым развивалась эта наука.