СЛУШАТЬЕще со школьной скамьи мы привыкли рассматривать физику как дисциплину, раскрывающую законы природы, и которую преподают в старших классах. Но на самом деле физика представляет собой область знаний, которая изучает взаимодействие всех тел на планете, а значит, является основой основ для понимания многочисленных явлений природы. Физика поделена на бесчисленное множество разделов, среди которых особое место занимают кинематика, механика, электродинамика, термодинамика.
Термодинамика – наука о тепловых явления. Среди основных понятий, которые изучает данный раздел физики, выделяют внутреннюю энергию тела. В данном аспекте необходимо выделить еще один раздел физики, а именно механику, которая изучает движение тел, а также их взаимодействие между собой. Из этого следует выделять два вида механической энергии:
- кинетическую;
- потенциальную.
Кинетическая энергия обусловлена движением тела, а потенциальная раскрывает взаимодействие тела с другими телами.
Найти кинетическую энергию достаточно просто, в этом поможет формула кинетической энергии, определяющаяся двумя параметрами: скоростью перемещения тела (V) и его массой (m). Чем выше значение данных характеристик, тем большей энергией обладает система. Важно отметить, что в случае, если объект не перемещается (v = 0), то кинетическая энергия также будет равна 0.
Потенциальная энергия зависит от координат тел и их положения. Чем выше от поверхности земли находится предмет, тем его масса будет больше. А это означает, что потенциальная энергия непосредственно зависит от массы (m), высоты (h). Величина g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/сек2.
Функция расчета ее количественного значения выглядит так: Eп = mgh.
В системе СИ единицей измерения кинетической энергии считается джоуль (1 Дж). Суммарная сила объекта – величина постоянная, вне зависимости от места и времени ее пребывания. Преобразовываются лишь ее составляющие – энергии кинетическая и потенциальная.
Возвращаясь к вопросу о явлениях, рассматриваемых термодинамикой, нельзя не упомянуть Закон Гука 1660 года, который позволяет описать процесс деформации.
Чтобы понять его суть, обозначим некоторые параметры, а именно:
- среда;
- сила.
Различают такие среды, для которых описать процесс механически не представляется возможным, например, в отношении газов. Также существуют среды, в которых механика просто перестает работать, это случается тогда, когда силы механики слишком большие. Из этого следует правило, которое гласит, что закон Гука может быть выполнен только в случае малых деформаций.
Таким образом, заключаем, что Закон Гука выглядит следующим образом: деформация, которая возникает в теле, прямо пропорциональна силе, которая вызывает эту деформацию.
Из определения вытекает:
- предмет представляется упругим;
- материал, из которого состоит предмет, не позволяет произойти нелинейным процессам;
- сжатие либо растяжения невелики.
Еще один процесс, который изучает физика и который волнует умы миллионов – это сила притяжения объектов друг к другу и к Земле. Говоря об этом явлении нельзя не упомянуть о законе Ньютона о всемирном тяготении. Он рассчитывает силу, благодаря которой вся материя стремительно движется друг к другу. Именно теория Ньютона является классической теорией гравитации.
Если говорить о формулировке Закона всемирного тяготения, то она выглядит следующим образом: сила гравитационного взаимодействия, способствующая притяжению двух тел, находится в прямой пропорциональной связи с массами этих тел и в обратной пропорциональной связи с расстоянием между ними.
Закон тяготения выглядит так:
F = Gx(m1m2/r2),
где:
- F – сила притяжения;
- m – массы;
- r – расстояние;
- G – гравитационная постоянная, равная 6,67·10−11 м³/(кг·с²).
В заключение хочется сказать, что физика – эта именно та область знаний, которая открывает все законы природы – от самых элементарных до сложнейших. Даже в тех областях, которые, казалось бы, не имеют к физике никакого отношения, эта наука играет первоочередную роль. Каждый принцип и закон природы – это основа физических явлений. Именно физика лежит в истоках всех современных наук.