Про науку про физику: Физика: наука о законах природы |

Содержание

Физика: наука о законах природы

Физика – это раздел естествознания, наука о материи, ее структуре и движении, простейших и общих законах природы. Изучение дисциплины (школьного предмета) поможет использовать полученные знания в технической и естественнонаучной сфере.

Обучение онлайн данного предмета поможет школьникам «подтянуть» оценки в школе, выиграть олимпиады, сдать экзамены, поступить в физико-математические ВУЗы страны, получить достойную профессию.

Взрослым изучение физики также важно. Чаще всего они учат физику для перепрофилирования по специальности, повышения по карьерной лестнице и разработки новых проектов. Взрослые познакомятся с новейшими достижениями в области физики, ее влиянием на другие области науки. Многие люди зрелого и пожилого возраста структурируют свои знания по физике для более глубокого понимания окружающего мира, занимаются саморазвитием.

Что изучают в школе?

Для углубленного погружения в науку, необходимо сначала изучить базовый ее уровень, движение идет от самого простого к более сложному. В школьной программе ученикам предлагают следующие темы:

Кинематика. Раздел механики, который изучает движение тел, но не выявляет его причины.
Динамика. В отличие от кинематики, динамика изучает не только движение тел, но их причину, взаимодействие с другими телами. Происходит знакомство с разными типами движения.
Статика. Условия равновесия тел, их типы.
Гидростатика. Условия равновесий тел в разной плотности. Ученики узнают о Законах Архимеда и Паскаля, сообщающихся сосудах.
Импульс. Импульсом называют векторную величину, обозначающую количество движения.
Работа, мощность, энергия. Новые физические величины, требующие детального рассмотрения.
Молекулярная физика. Строение и свойства тел: атомы, молекулы, частицы.
Термодинамика. Движение тел в зависимости от изменений температуры.
Электростатика. Раздел об электричестве, его зарядах и взаимодействии.
Электрический ток. Изучается сила тока, его мощность, напряжение, сопротивление.
Магнетизм. Взаимодействие заряженных тел под влиянием магнитного поля.
Колебания. Типы колебаний, их польза. Изменения состояний по отношению к точкам равновесия.
Оптика. Явления, которые связаны с электромагнитными волнами, их закономерности.
Основы СТО, атомная и ядерная физика. Знаменитая теория относительности, изучение атомного ядра.

Разделы современной физики также включены в программу обучения некоторых ресурсов. Обычно подобные темы необходимы студентам ВУЗов. К примеру, предлагается изучить нейтронные звезды, голографию, замедление времени.

Преимущество онлайн-ресурсов по изучению физики

Веб-версии курсов по физике отличаются от школьной программы своим более индивидуальным подходом. Развивающие порталы предоставляют:

Полноценное и последовательное изложение учебного материала с нуля;
Легкий стиль изложения с использованием видео-роликов, графиков, схем;
Большую подборку наглядных примеров при объяснении материала;
Специально разработанные задачи по каждой теме с подробным разъяснением.

На подобных порталах собрано большое количество информации из лучших учебников, пособий, задачников.

Основные направления фундаментальных исследований

Версия для печати

Физика конденсированных сред

Развитие теории конденсированных сред

Структурные исследования конденсированных сред

Физика магнитных явлений, магнитные материалы и структуры

Физика полупроводников

Физика твердотельных наноструктур, мезоскопика

Физика низкоразмерных систем, физика поверхности и поверхностей раздела

Физика низких температур, включая квантовые кристаллы и жидкости

Сверхпроводимость

Свойства веществ при высоких давлениях

Физика диэлектриков

Физика металлов

Физическое материаловедение и новые материалы

Оптика и лазерная физика

Классическая и квантовая оптика

Нелинейные оптические явления, материалы и устройства

Сверхбыстрые явления в оптике

Взаимодействие лазерного излучения с веществом, в т. ч. в сверхсильных полях

Волоконная оптика и оптическая связь. Интегральная оптика.

Оптическая информатика, голография

Развитие методов и применений спектроскопии, люминесценции. Прецизионные оптические измерения

Физика лазеров и лазерных материалов

Лазеры в физике, химии, биологии, медицине, экологии и технике

Новые оптические материалы, технологии и приборы, их применение

Радиофизика и электроника, акустика

Когерентные источники микроволнового излучения и их применение в науке и технике

Физика твердотельных элементов и устройств генерации, усиления, преобразования и приема электромагнитных волн

Разработка методов и средств генерации и приема излучения в терагерцовом диапазоне

Физика нелинейных волн и нелинейная динамика

Фундаментальные проблемы распространения радиоволн

Акустика, в том числе нелинейная и низкочастотная, акустоэлектроника. Развитие методов акустической диагностики природных сред

Наносекундная релятивистская электроника больших мощностей и ее применение в науке и технике

Радиофизические методы диагностики окружающей среды

Физика плазмы

Физика высокотемпературной плазмы и управляемый термоядерный синтез

Физика лазерной плазмы и ее применение

Физика низкотемпературной плазмы

Плазменные процессы в геофизике и астрофизике

Разработка плазменных устройств и их применение в науке и технике

Астрономия и исследование космического пространства

Происхождение, строение и эволюция Вселенной

Нестационарные звезды и звездные атмосферы

Образование звезд и планетных систем и их эволюция

Солнечная активность

Исследование планет

Ядерная физика

Физика элементарных частиц и квантовых полей

Фундаментальная физика атомного ядра

Физика космических лучей и ядерные аспекты астрофизики

Физика и техника ускорителей заряженных частиц

Ядерно-физические проблемы энергетики

Создание ускорителей и интенсивных источников нейтронов, мюонов и синхротронного излучения для исследований по физике и в других областях науки, для технологических, медицинских, экологических и других применений

Постановление Президиума РАН от I июля 2003 г. № 233

физика | Определение, типы, темы, важность и факты

Модель давления газа Бернулли

Смотреть все СМИ

Ключевые люди:: Райнер Вайс
Джон Ф. Клаузер
Кип Торн
Артур Эшкин
Джеймс Пиблз

Похожие темы:: механика
оптика
квантовая механика
сила тяжести
космология

Просмотреть весь связанный контент →

Прочтите краткий обзор этой темы

физика , наука, изучающая структуру материи и взаимодействия между фундаментальными составляющими наблюдаемой вселенной. В самом широком смысле физика (от греческого physikos ) касается всех аспектов природы как на макроскопическом, так и на субмикроскопическом уровнях. Область его изучения охватывает не только поведение объектов под действием заданных сил, но и природу и происхождение гравитационных, электромагнитных и ядерных силовых полей. Его конечной целью является формулировка нескольких всеобъемлющих принципов, которые объединяют и объясняют все такие разрозненные явления.

Физика — основная физическая наука. До недавнего времени физика и естествознание взаимозаменяемо обозначали науку, целью которой является открытие и формулировка фундаментальных законов природы. По мере того как современные науки развивались и становились все более специализированными, физика стала обозначать ту часть физической науки, которая не включалась в астрономию, химию, геологию и инженерию. Физика, однако, играет важную роль во всех естественных науках, и во всех таких областях есть разделы, в которых физические законы и измерения получают особое внимание, носящие такие названия, как астрофизика, геофизика, биофизика и даже психофизика. Физику можно, по сути, определить как науку о материи, движении и энергии. Его законы обычно выражаются экономно и точно на языке математики.

Как эксперимент, наблюдение за явлениями в максимально точно контролируемых условиях, так и теория, формулирование единой концептуальной основы, играют существенную и взаимодополняющую роль в развитии физики. Физические эксперименты приводят к измерениям, которые сравниваются с результатом, предсказанным теорией. Говорят, что теория, которая надежно предсказывает результаты экспериментов, к которым она применима, воплощает закон физики. Однако закон всегда может быть изменен, заменен или ограничен более ограниченной областью, если более поздний эксперимент сделает это необходимым.

Конечной целью физики является поиск единого набора законов, управляющих материей, движением и энергией на малых (микроскопических) субатомных расстояниях, в человеческом (макроскопическом) масштабе повседневной жизни и на самых больших расстояниях (например, во внегалактическом масштабе). Эта амбициозная цель была достигнута в значительной степени. Хотя полностью единая теория физических явлений еще не создана (и, возможно, никогда не будет), кажется, что удивительно небольшой набор фундаментальных физических законов может объяснить все известные явления. Совокупность физики, разработанная примерно к началу 20-го века и известная как классическая физика, может в значительной степени объяснить движения макроскопических объектов, которые движутся медленно относительно скорости света, а также такие явления, как тепло, звук, электричество, магнетизм и свет. Современные разработки теории относительности и квантовой механики видоизменяют эти законы в той мере, в какой они применимы к более высоким скоростям, очень массивным объектам и к крошечным элементарным составляющим материи, таким как электроны, протоны и нейтроны.

Britannica Quiz

36 вопросов из самых популярных научных викторин Britannica

Насколько хорошо вы знаете астрономию? Как насчет квантовой механики? Эта викторина проведет вас через 36 самых сложных вопросов из самых популярных викторин Britannica о естественных науках. Только лучшие викторины закончат его.

Объем физики

Традиционно организованные разделы или области классической и современной физики описаны ниже.

Под механикой обычно понимают изучение движения тел (или отсутствия их движения) под действием данных сил. Классическую механику иногда считают разделом прикладной математики. Он состоит из кинематики, описания движения и динамики, изучения действия сил при создании либо движения, либо статического равновесия (последнее составляет науку о статике). Предметы 20-го века квантовой механики, имеющие решающее значение для изучения структуры материи, субатомных частиц, сверхтекучести, сверхпроводимости, нейтронных звезд и других важных явлений, и релятивистской механики, важной, когда скорости приближаются к скорости света, являются формами механики, которые будут будут обсуждаться далее в этом разделе.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подписаться сейчас

В классической механике законы изначально формулируются для точечных частиц, в которых не учитываются размеры, форма и другие внутренние свойства тел. Таким образом, в первом приближении даже такие большие объекты, как Земля и Солнце, рассматриваются как точечные, например, при расчете планетарного орбитального движения. В динамике твердого тела также учитываются протяженность тел и распределение их масс, но предполагается, что они не способны деформироваться. Механика деформируемых твердых тел — это упругость; гидростатика и гидродинамика рассматривают, соответственно, жидкости в состоянии покоя и в движении.

Три закона движения, сформулированные Исааком Ньютоном, составляют основу классической механики вместе с признанием того, что силы являются направленными величинами (векторами) и соответственно комбинируются. Первый закон, также называемый законом инерции, гласит, что, если на него не действует внешняя сила, покоящийся объект остается в покое или, если он движется, он продолжает двигаться по прямой линии с постоянной скоростью. Следовательно, равномерное движение не требует причины. Соответственно, механика сосредотачивается не на движении как таковом, а на изменении состояния движения объекта, которое является результатом действующей на него результирующей силы. Второй закон Ньютона приравнивает результирующую силу, действующую на объект, к скорости изменения его количества движения, которое является произведением массы тела на его скорость. Третий закон Ньютона, закон действия и противодействия, гласит, что при взаимодействии двух частиц силы, действующие друг на друга, равны по величине и противоположны по направлению. В совокупности эти законы механики в принципе позволяют определить будущие движения множества частиц, если известно их состояние движения в какой-то момент, а также силы, действующие между ними и на них извне. Из этого детерминированного характера законов классической механики в прошлом делались глубокие (и, вероятно, неверные) философские выводы, которые даже применялись к человеческой истории.

Лежащие на самом базовом уровне физики, законы механики характеризуются определенными свойствами симметрии, примером которых является вышеупомянутая симметрия между силами действия и противодействия. Другие симметрии, такие как инвариантность (т. е. неизменная форма) законов при отражениях и вращениях, совершаемых в пространстве, обращение времени или переход в другую часть пространства или в другую эпоху времени, присутствуют как в классических механике и в релятивистской механике, а с некоторыми ограничениями и в квантовой механике. Можно показать, что свойства симметрии теории имеют в качестве математических следствий основные принципы, известные как законы сохранения, которые утверждают постоянство во времени значений определенных физических величин при заданных условиях. Сохраняющиеся величины являются наиболее важными в физике; к ним относятся масса и энергия (в теории относительности масса и энергия эквивалентны и сохраняются вместе), импульс, угловой момент и электрический заряд.