Физика: Материя и ее строение
Окружающий нас мир, все существующее вокруг нас и обнаруживаемое нами посредством ощущений представляет собой материю в её бесконечно разнообразных формах и проявлениях, со всеми её свойствами, связями и отношениями.
Материя (от лат. māteria «вещество») - основное понятие физики.
Материя — это растения, животные, планеты, Луна, Солнце, звезды; это и различные вещества, из которых состоят физические тела: вода, железо, алюминий, воздух, радиоволны, свет, атомы и т. д.
Физика - одна из ведущих наук о природе, изучающая наиболее простейшие и наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы ее движения.
Структурные уровни материи подразделяются на три уровня: микромир, макромир, мегамир, отличающиеся друг от друга размерами материальных объектов, составляющих среду каждого уровня.
Пространство
Все события в нашей жизни происходят в пространстве и с течением времени, поэтому необходимо научиться описывать пространство и время, то есть отвечать на вопросы «где?» и «когда?».
-
Для того чтобы определить положение точки в пространстве, нужно сравнить положение ее с каким-либо телом. Положение велосипедиста, движущегося по дороге, различно относительно разных километровых столбов. Поэтому, чтобы задать положение в пространстве, необходимо указать тело отсчета – тело, относительно которого задаётся положение данного тела или данной точки.
Все движения могут осуществляться в пространстве, плоскости и по прямой.
Для описания движения тела, то есть определения его положения в пространстве, необходимо с телом отсчета связать систему координат, в которой положение задается с помощью трех координат.
Время
Выстроить свой распорядок дня, определить продолжительность урока и перемены нам помогает физическая величина — время.
Время неотделимо от материи и ее движения, так как является ее формой существования. В череде процессов, происходящих в природе, особенное место занимают повторяющиеся процессы (повторение дней и ночей, дыхание, перемещение звезд по небосводу и т. д). Исследование и сравнение подобных процессов между собой ведет к идее о длительности материальных процессов.
Поскольку движение происходит во времени, то при описании движения необходимо использовать прибор для измерения времени – часы.
Для физических исследований, космонавтики, геодезии, радиоастрономии, управления воздушным транспортом высокая точность в измерении времени просто необходима. От точности этих измерений зависит точность, с которой мы сможем рассчитать положение тела в какой-либо момент времени.
Поэтому, чтобы рассчитать положение тела или точки относительно выбранного тела отсчета в зависимости от времени, надо связать с ним систему координат и измерить время. Система координат, связанная с телом отсчета, и часы составляют систему отсчета.
Глоссарий
- Время - физическая величина, отражающая свойство материальных процессов иметь определенную продолжительность, следовать друг за другом в установленной последовательности и развиваться этапно. Обозначают время буквой t.
- Физическое пространство - трехмерное пространство нашего повседневного мира.
Полезные ссылки
- Беседы по физике, часть I (М. И. Блудов, 1984). http://phscs.ru/physics1/bludov
- Занимательная физика. Совместно с Сергеем Денисовым. https://www.youtube.com/watch?v=j2nDJMj_FpM
- Фокус «Занимательная физика». https://www.youtube.com/watch?v=MO3zQIzErx4
Библиография
- Пакулин В.Н., 2004. Структура материи. – http://www.valpak.narod.ru
- Пакулин В.Н., 2012, Структура материи. Вихревая модель микромира. – СПб, НТФ "Истра", 120 с.
- Репченко О.Н, 2008, Полевая физика или Как устроен мир? Изд. 2-е – М.: Галерия, 320 с.
• … разведя 1 мл чернил в 1 литре воды, а затем 1 мл этого раствора – в еще одном литре воды, мы получим разбавление в миллион раз. Несмотря на это, получившийся раствор будет иметь вполне заметную окраску. Отсюда следует, что объем частичек чернил намного меньше, чем миллионная часть миллилитра!
• … сохранилось описание одного исторического опыта, в котором в свинцовый шар налили воду и прочно его запаяли. По шару ударили молотом, надеясь, что он сплющится и сожмет воду. И что же? Шар сплющился, но вода не сжалась, она просочилась сквозь стенки шара. Молекулы воды были продавлены через промежутки между частицами свинца.
• … молекулы воздуха в твоей комнате мчатся со скоростью примерно полкилометра в секунду. Это составляет около 2000 км/ч – быстрее звука! Только имей в виду, что эта скорость средняя, ведь скорости всех молекул неодинаковы.
• диффузия веществ – очень распространенное явление. Диффузия происходит при засолке овощей, копчении рыбы, поступлении питательных веществ из желудка в кровь, всасывании влаги корнями растений, проникновении сахара внутрь ягод в вареньях и др.
• … оконные стекла в зданиях прошлого века в нижней части заметно толще, чем в верхней. Так происходит потому, что стекло, как и всякое аморфное тело, обладает текучестью.
• … кристаллические тела тоже могут обладать текучестью. Например, горные ледники медленно стекают в долины. Текучесть кристаллов объясняется дефектами их кристаллической решетки.
• … чтобы метровый столб воды или спирта сжать на 1 см, нужно большое давление – около 200 атмосфер. Но чтобы так же сжать стержень из металла, нужно давление уже в 10 тысяч атмосфер!
• … установлено, что молекулы воды совершают около 100 миллиардов перескоков в секунду.
• … слово "газ" придумано учеными. Оно произведено от греческого слова "хаос" – беспорядок.
• … литр воздуха можно сжать до объема наперстка.
• … каждая молекула воздуха испытывает ни много, ни мало – четыре миллиарда столкновений в секунду со своими "соседками".
• … с поверхности всех водоемов на Земле ежесуточно испаряется около 7000 км3 воды. Бассейн с таким количеством воды имел бы размеры 80 х 90 км при километре глубины!
В настоящее время в разных областях человеческих знаний используется несколько временных шкал, которые наилучшим образом приспособлены для исчисления конкретных процессов.
Эфемерное время. Используется в качестве независимой переменной при описании движения тел космического происхождения.
Звёздное время. Используется в астрономии и астрофизике. В качестве характерного периода принято время одного полного оборота Земли вокруг своей оси, относительно системы неподвижных звёзд.
Солнечное время. За характерную величину принято изменение часового угла Солнца. Существует истинное и среднее солнечное время, в зависимости от выбранного способа отсчёта, по истинному или среднему положению светила.
Всемирное время. Среднее солнечное время начального меридиана, за который условно принят меридиан обсерватории в Гринвиче.
Местное время. Определяется в соответствии с географической долготой местности и одинаково для всех точек на одном меридиане.
Поясное время. Среднее солнечное время, определённое для 24 основных географических меридианов, отстоящих друг от друга на угловом расстоянии 150 по долготе. Поверхность нашей планеты разделена на 24 часовых пояса, в пределах каждого из которых поясное время совпадает со временем, проходящего через них основного меридиана.
Декретное время. Вводится правительственными постановлениями. Декретное время исчисляется путём прибавления одного часа в летнее время и вычитания часа в зимнее время. Перевод стрелок часов на 1 час производится в ночь с последней субботы на воскресенье в марте и сентябре. Такое изменение времени позволяет оптимизировать хозяйственную деятельность применительно к светлому времени суток. Всем известно, что год представляется в виде промежутка времени, равного в первом приближении периоду обращения Земли вокруг Солнца. Поскольку в качестве эталона используются разные элементарные периоды времени, то и существуют различные определения продолжительности года.
Звёздный (сидерический) год. Этот промежуток времени соответствует одному видимому обороту Солнца по небесной сфере относительно неподвижных звёзд. Продолжительность такого года составляет 365,2564 средних солнечных суток.
Тропический год. Промежуток времени между двумя последовательными прохождениями центра истинного Солнца через точку весеннего равноденствия. Тропический год имеет продолжительность в 365,2422 средних солнечных суток.
Аномалистический год. Продолжительность такого года равна времени между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через перигей его видимой геоцентрической орбиты. Аномалистический год состоит из 365,2596 средних солнечных суток.
Драконический год. Промежуток времени между двумя последовательными прохождениями Солнца через один и тот же узел орбиты Луны на эклиптике. Драконический год состоит из 346,62 средних солнечных суток.
Лунный год. Двенадцать синодических месяцев включают 354,3671 средних солнечных суток.
Календарный юлианский год (старый стиль). Состоит из 365,25 средних солнечных суток.
Календарный григорианский год (новый стиль). Включает в себя 365,2425 средних солнечных суток.
В качестве продолжительности месяца, формально составляющего 1/12 часть продолжительности года, принят промежуток времени, близкий к периоду обращения Луны вокруг Земли. Принято месяцы классифицировать следующим образом.
Синодический месяц. Исчисляется, как промежуток времени, соответствующий периоду смены фаз Луны. Соответствует 29,5306 средних солнечных суток.
Звёздный месяц (сидерический). Время полного оборота Луны вокруг Земли относительно звёзд, что составляет 27,5306 средних солнечных суток.
Календарный месяц. От фаз Луны не зависит и включает в себя от 28 до 31 суток .В качестве суток чаще всего, используется понятие эфемерных, солнечных и звёздных суток.
Эфемерные сутки, состоят из 24 часов, что равно 1440 минут или 86400 секунд.
Солнечные сутки. Равны периоду обращения Земли относительно Солнца. Продолжительность солнечных суток равна от 24 ч 0,3 мин 36 с до 24 ч 04 мин 27 с звёздного времени.
Звёздные сутки (сидерические). В качестве эталона принят период вращения Земли вокруг своей оси относительно звёзд. Звёздные сутки состоят из 23 ч 56 мин 040905 с среднего солнечного времени.
Часы, минуты и секунды получаются арифметически при простом делении продолжительности суток. Час равен промежутку времени, соответствующему 1/24 суток. В качестве минуты, состоящей из 60 с принята шестидесятая часть часа.
Ополосните фарфоровое блюдце водой и поставьте на стол. Возьмите кусок мыла. Положите мыло на дно блюдца и прижмите, а затем поднимите мыло, не сдвигая его. Вместе с мылом будет подниматься и блюдце. Объясните наблюдаемое явление
1. Какие состояния воды обозначены в этой загадке?
Я и туча, и туман,
И ручей, и океан,
И летаю, и бегу,
И стеклянной быть могу!
2. Иней – это одно из состояний воды. Какое?
В белом бархате деревни –
И заборы, и деревья.
И как ветер нападает,
Этот бархат опадает.
