Физика — одна из наук, изучающих природу. Свое название физика получила от греческого слова "физис", что в переводе означает "природа".
Всё, что нас окружает, называется природой. Мир бесконечно многообразен, в нём происходят различные изменения — процессы (тает снег, растут деревья, льёт дождь, горит костёр и т.д).
Все эти процессы называют природными явлениями. По мере накопления знаний о природе и открытия новых явлений стали возникать науки, которые постепенно отделились друг от друга. Науки, изучающие явления природы называют естественными науками (кроме физики, к ним относят астрономию, химию, биологию и географию).
Физические явления очень разнообразны: к ним относятся механические, тепловые, электрические, магнитные, световые, звуковые, а также явления, происходящие с атомами и их ядрами, и ряд других.
При внимательном изучении явлений природы приходится сталкиваться с большим количеством факторов, которые мешают наблюдать за интересующим процессом. Чтобы не осложнять описание лишними подробностями, в физике любой изучаемый предмет называют физическим телом. Если их несколько, говорят о системе тел.
Любое тело имеет форму и занимает объём в пространстве. Но бывает, что при рассмотрении движения тела, например облака по небу, сложная и расплывчатая форма не играет роли. Тогда говорят, что формой облака можно пренебречь.
Всё, что нас окружает, — природа, материальный мир. Он состоит из материи.
Одна из форм существования материи — вещество. Воздух, вода, пластмасса, масло, бумага, золото — вещества.
Кроме вещества, материальный мир содержит также различные виды полей: радиоволны, инфракрасные волны, видимый свет. Поле — ещё одна форма существования материи.
Все природные явления протекают согласно определённым правилам — законам природы. Физика открывает и изучает эти закономерности. Полученные формулировки называют законами физики. В этом состоит цель физики как науки.
Учёные познают окружающий мир различными способами, которые принято называть методами научного познания.
Среди их разнообразия рассмотрим характерную цепочку, включающую наблюдение явлений, выдвижение гипотезы, проведение эксперимента и установление закономерностей (законов).
Наблюдение — это изучение явлений в естественных условиях, без вмешательства человека в их ход.
Наблюдения позволяют нам накапливать факты — результаты наблюдений: например, размеры тени изменяются в течение дня, после лета наступает осень. Для обобщения таких фактов или их объяснения выдвигается гипотеза.
Гипотеза — это предположение, вероятно истинное, описывающее некоторые особенности наблюдаемого явления.
Чтобы успешно изучать явления природы и находить закономерности, недостаточно только наблюдать и регистрировать наблюдения, хотя множество знаний человечество получило именно этим путём. Знания также добывают, когда ставят опыты или эксперименты и проводят при этом запланированные измерения.
Эксперимент (опыт) — метод познания, при котором физическое явление изучают в специально созданных условиях.
Если проведённые эксперименты противоречат выдвинутой гипотезе, то её признают ложной и отвергают. Гипотезам, многократно подтверждённым экспериментом, дают статус научных знаний и право называться физическими закономерностями (законами).
Например, многократное измерение температуры воздуха в жаркий день на разном расстоянии от водоёма позволит выдвинуть или подтвердить гипотезу, что в жару у воды прохладнее.
Если поднести магнит к различным телам, можно выяснить, что он притягивает к себе не всякий предмет.
Измерение времени, за которое определённое количество сахара полностью растворяется в воде при различных температурах, позволит выдвинуть гипотезу, что в горячей воде сахар растворяется быстрее, чем в холодной.
Физический закон обычно можно записать в виде формулы, которая будет называться математической записью физического закона.
Таким образом, алгоритм изучения физических явлений может быть следующим:
Наблюдение — накопление фактов — гипотеза — эксперимент — закономерность (закон).
Нередко гипотеза существует лишь до тех пор, пока новые экспериментальные факты её не опровергнут. Это заставляет учёных возвращаться к предыдущему шагу — формированию новой гипотезы. Внутри конкретной последовательности такие возвращения могут встречаться многократно.
Самое главное:
- Физика — наука о природе, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие её закономерности.
- Физическое тело — это любой предмет.
- Всё, что заполняет окружающее нас пространство, называют материей.
- Материю, из которой состоят физические тела, называют веществом.
- Алгоритм изучения физических явлений может быть следующим:
Наблюдение — накопление фактов — гипотеза — эксперимент — закономерность (закон).