П.2.Процедура (алгоритм) измерения. Эталон

Раздел 1.Введение. Системы отсчета

Тема 1.Основные проблемы физики

П.1.Физические модели, явления, процессы, характеристики, законы.

Звук

Физика изучает основные фундаментальные законы природы. Физика дает язык для изучения и использования законов природы. Используют этот язык специальные дисциплины.

Явление – это реальный процесс в природе, в котором участвуют реальные материальные объекты. Происходит явление при определенных внешних условиях (в определенном окружении).

Физический метод исследования природы (решение физической задачи):

1.Выделить объект, который надо исследовать.

2.Выделить и описать процесс (что происходит с этим объектом).

3.Выделить и описать окружающие объекты (из чего состоит и как действует). Коротко – окружение.

4.Выбрать физические модели для каждого элемента (объекта, процесса и окружения). Если известные модели не подходят, надо разработать новые.

5.Выписать основные свойства (законы) для этих моделей. Если модель новая, надо разработать ее описание.

6.Применить законы к реальным условиям данной задачи. Коротко – конкретизировать законы.

7.Получить систему уравнений и проанализировать ее. Надо добиться того, чтобы количество уравнений позволяло решить систему и найти то, что надо.

8.Решить систему уравнений и найти уравнение для искомых характеристик.

9.Подставить числовые значения и найти числовой ответ (или исследовать полученное уравнение).

10.Проанализировать реальность полученного числового значения и записать ответ в стандартной форме.

Разработка новых моделей и их описание это задача теоретической и экспериментальной физики. Использованием известных моделей занимаются инженерные науки.

Любая физическая задача – это реальная ситуация из жизни. Условие задачи: задана часть характеристик некоторого реального процесса и участвующих в нем объектов, а другую часть характеристик надо найти.

Физическая характеристика – это определенный параметр объекта, которому дано имя и для которого указан способ измерения (масса, объем, длина и т.д.).

Физическая модель – это то, что реально не существует (абстракция, или существует только в голове человека), поскольку имеет только часть характеристик реального объекта.

Физический закон – это уравнение (или логическое утверждение), связывающее физические характеристики объектов и процессов.

П.2.Процедура (алгоритм) измерения. Эталон

Звук

Проблема: Как физика может использовать математику, у которой строго определены ее объекты и правила работы с ними?

Физика не может существовать без математики. Математика дает нам так называемый математический аппарат, т.е. элементам физического описания природы сопоставляются математические элементы. Физической характеристике обязательно сопоставляется число (например, целое, натуральное, действительное и т.д.) или группа чисел (вектор, тензор и т.д.). Физическому закону сопоставляется уравнение (линейное, квадратное, логарифмическое, тригонометрическое, дифференциальное и любое другое). Правилу действий сопоставляется алгоритм или оператор. Все изложение курса физики на современном уровне посвящено определению указанных связей и их использованию.

Вернемся к физической характеристике.

Число, сопоставляемое физической характеристике, называется ее числовым значением.

Сопоставление физической характеристике числа или группы чисел получило название процедуры измерения данной физической характеристики. Другими словами:

Измерение – это процедура определения числового значения данной физической характеристики.

Измерение включает в себя:

1.Выбор эталона.

2.Создание (или выбор из ранее созданного) специального измерительного устройства, использующего эталон.

3.Определение (измерение с помощью специального устройства) сколько раз эталон или его часть укладываются в характеристике, которую мы измеряем.

4.Запись результата измерения:

(символ характеристики) = (число) (единица измерения).

Единица измерения записывается как название эталона с приставкой, определяющей кратность или дольность эталонной характеристики.

Проблема: каковы основные свойства эталона?

Эталон – это обязательно материальный объект или процесс, у которого одна из его физических характеристик принята за единицу или связана с единицей измерения определенным соотношением.

Свойства эталона:

1.Сохраняемость (неизменность) во времени.

2.Сохраняемость в пространстве.

3.Легкость копирования.

4.Легкость дробления на части.

5.Легкость изготовления.

6.Наличие названия (имени).

Примеры реализации указанного алгоритма будут представлены в следующих пунктах и темах.

Поиск по сайту: