Физика для "чайников"

Annotation

От автора

В школьные годы меня очень раздражало то, что учебники по всем предметам пишутся сухим академическим языком, и читать такие учебники, не имея представления о предмете - адская мука из серии "без пол-литра не разберёшь". Иногда даже казалось, что именно по этой причине особо тянущиеся (и не тянущиеся тоже) к знаниям ученики быстро начинают пить.

Ладно, глупые шутки в сторону. Поскольку школьная и студенческая жизнь у меня остались позади вместе со всеми наивными надеждами на то, что есть ещё такие учебники или неофициальные издания, в которых объясняются все те же вещи, что и в школе, но как можно более простым языком, я решил написать собственный опус на эту тему. Буду очень рад, если окажусь не первым в своей попытке объяснить труднообъяснимое.

Почему именно физика? Полагаю, потому, что у меня техническое образование, и сей предмет впрессовывали в мою голову тысячами (серьёзно) часов и сотнями страниц, как в школе, так и в университете. Однако, смотря на то, как мучаются другие люди в попытке понять, как, зачем и почему происходит все те природные явления (не побоюсь этого заумного выражения), факты о которых так скрупулезно и точно разъясняются в учебниках (или читаются на лекциях), возникло желание помочь всем страждущим. А поскольку вся техника держится на физике (а та - как ни прискорбно, в основном на математике... но это уже другой разговор), то волей-неволей приходилось разбираться во всех свалившихся в голову умных изречениях. Что из этого получилось - представляю на ваш суд, дорогой читатель.

Андрей Задумавшийся

Физика для "чайников" Андрей Задумавшийся

1. Механика.

2. Молекулярная физика и термодинамика.

3. Электричество и магнетизм.

4. Физическая оптика.

5. Последний раздел.

Физика для "чайников" Андрей Задумавшийся

1. Механика.

Состоит из трёх основных частей: кинематики, динамики и статики.

Проще всего это объяснить так. Например, ты идёшь по улице, и вдруг на пути появляется яма. Не заметив её, ты падаешь. Говоря умным словом - движешься.

И все эти три раздела смотрят на это движение каждый со своей стороны. Так вот, кинематика - это как ты движешься (вниз, ускоряясь), когда остановишься (когда долетишь до дна), через какое расстояние (ровнёхонько глубина ямы, ну и углубление, оставленное туловищем, если хорошо упадёшь).

Динамика - это почему ты начал двигаться, почему продолжаешь это делать и почему закончил (если закончил). Например, начал потому, что это сила притяжения Земли к тебе такая вредная, и продолжаешь лететь, потому что она по-прежнему действует.

А статика - это что надо делать, чтобы ты оставался в равновесии. То есть когда занёс одну ногу над ямой, надо было успеть сообразить, что делаешь, и убрать её обратно.

Говоря чуть более умным языком: кинематика как бы отвечает на вопрос "как тело движется?", динамика - "почему тело движется?", а статика - "при каких условиях тело будет в равновесии?".

Вот было умное слово: движение. Оказывается, это тоже понятие! Причём настолько заумное, что означает всего-навсего изменение. Просто изменение, и всё. В широком смысле. Если брать более узко, то механическое движение - это когда что-то меняет своё положение. Но есть один подкол. Например, если ты будешь двигаться (неважно, как - хоть просто идти), то относительно себя ты будешь по-прежнему неподвижен! А вот если на тебя посмотрит кот из окна первого этажа дома, мимо которого проходишь - ему будет казаться, что ты движешься. Более того, если чуть-чуть прикинуться сумасшедшим, то можно сказать, что и дом движется относительно тебя - ты вроде бы стоишь на месте, а его стена потихоньку движется мимо тебя. И асфальт едет под тобой. Ну или вспомним детство: едем на машине, автобусе, электричке... это не так важно, - и смотрим в окно. И кажется, будто дома или деревья едут мимо тебя, а ты стоишь на месте.

Короче, суть всей этой маленькой шизофрении - движением можно считать, только если это движется относительно чего-то. Нет, это ещё не страшная теория относительности Эйнштейна, не надо пугаться. Это всего лишь обзывается "системой отсчёта". Вот поставил на себе жирную белую точку мелом - всё, теперь считаешь себя точкой с координатами (0;0;0). А когда поставил точку - это считаешь, что пошло время (с 0 секунд и до бесконечности... плюс бесконечности - для особых умников). Всё, теперь ты - система отсчёта! Относительно тебя, например, крутятся Земля и другие планеты. Ну прямо центр Вселенной!

Вкратце и поумнее: для положения тела необходимо определить систему отсчёта (это "отправная" точка с координатами (0;0;0) и начало отсчёта времени), относительно которой будет считаться всё, что связано с тем, как оно движется. Если относительно данной системы отсчёта тело меняет своё положение, то считаем, что оно двигается.

Ну вот не могут физики без упрощений, хоть убей. Что мешает взять, например, самолёт целиком и посчитать, как он летит? Нет, это слишком сложно для умных мозгов местных учёных! Для этого, видите ли, надо считать, как движется чуть ли не каждая точка сего транспортного средства. А из скольких точек состоит самолёт? А пёс его знает. Даже что такое точка, те же умники учёные сказать не могут - это настолько простой термин, что его и не определить. Поэтому тут в мозгах у них происходит что-то, похожее на деление на ноль в калькуляторе - точек настолько много, что их всех не посчитаешь, а значит, не посчитаешь и весь самолёт! Ну и что делать тогда?

А вот что. Мы встанем далеко-далеко от самолёта - говоря проще, вернёмся с неба на землю. Нет, совсем на землю. А самолёт поднимем ещё выше. Настолько высоко, чтобы он казался точечкой. Во, теперь получилась материальная точка. Он кажется отсюда настолько малым, что его размерами можно пренебречь - сколько он там метров в длину, и какой размах крыльев, уже не интересует. Летит себе одной точкой, и всё - одну эту точку можно посчитать. Материальную точку, выражаясь умным языком. Но главное - не отрываться при этом от земли! Ну и, чтобы всё совсем было хорошо, надо на земле поставить точечку (0;0;0) и включить секундомер. Всё, поехали... то есть полетели. Считать.

Вкратце и поумнее: материальная точка - это модель тела, размерами которого можно пренебречь в условиях данной задачи. Для простоты счёта все тела, которые можно рассматривать как материальные точки, рассматриваем именно так.

Ну хорошо, выбираем самолёт. Посмотрим, как он летит весь свой путь. Вот он разгоняется на взлётно-посадочной полосе в аэропорту, отрывается от земли, взмывает ввысь, летит... Затем снова снижается, тормозит и останавливается уже на месте назначения. Если бы он чертил за собой линию, то получилась бы дуга. По-умному эта дуга называется траекторией. Если померить её длину, то получится путь. Тот самый, который в начальной школе считается, как скорость, умноженная на время. Но если бы всё было так просто... Помимо пути, есть ещё перемещение. Слово похожее, но значит другое. Перемещение - это если соединить начальную и конечную точки прямой. То есть, получается, самый короткий из всех возможных путей... вроде бы. А не совсем так. Потому что перемещение - это ещё и направленный отрезок, в отличие от обычного пути, который может быть изогнут хоть буквой Зю. Зачем такое умное нагромождение? Потому, что физика тесно сплетена с математикой. Мы же не просто так поставили точку (0;0;0) и включили время - теперь в тех координатах, которые мы создали, можно считать всё, что требуют от бедных нас в тоннах задач. И считать нужно именно по перемещению, а не по пути. В конце концов, нам же выгоднее добираться до места назначения быстрее всего и кратчайшим путём? А стрелочка ставится затем, чтобы точно знать, откуда и куда держим наш путь... нет, наше перемещение.