1) фізика- одна з найважливіших наук природознавства. На основі відкритих законів фізики заглиблюються наші знання. Відкриваються перспективи для подальшого розвитку цілого ряду інших наук. Досягнення однієї науки сприяє розвитку другіх.Предмет біофізики складний і стосується майже всіх розділів біології. Вивчає фізичні, хіміко-біологічні процеси, а так само будова біологічних систем на всіх рівнях організації від субмолекулярних і молекулярних до клітин і організмів цілому. Фотобіологія- вплив світла на окремі клітини, органи, молекули.Новое розуміння екології виникло на основі теорії систем, термодинаміки відкритих систем і є найбільш "фізичним" Таким чином, головне природне протистояння, пов'язане з існуванням і розвитком життя на Землі, здійснюється між геофізичними процесами, возмущающими біосферу, і біотою, що компенсує ці обурення. Звідси зрозуміла роль фундаментальних досліджень в області екологічної геофізики і фізики взагалі. Глибоке вивчення проблем екологічної геофізики розширить можливості пошуків виходу з екологічної кризи, обумовленого неконтрольованим антропогенним впливом на навколишнє середовище. У зв'язку з дослідженням термодинаміки відкритих систем і вивченням процесів самоорганізації в нерівноважних системах стали зрозумілими фізичні причини самоорганізації в живій і неживій природі. Елементи або системи живої і неживої природи є відкритими термодинамічними системами, далекими від стану рівноваги. Їх пронизують потоки енергії і речовини, і тому в них і відбуваються процеси структуризації, самоорганізації. Таким чином, самоорганізація систем в природі базується на фундаментальних фізичних принципах. Екологія на сучасній стадії свого розвитку є наукою, покликаної об'єднати, синтезувати сукупність наукових знань про біосферу. Цей процес інтеграції може бути вирішене тільки на основі будь-якого загального початку. Вважаємо, що саме фізика в силу сказаного вище повинна виступити в якості такого об'єднуючого початку. Прогнозна функція екології може бути виконана тільки в тому випадку, якщо вона буде базуватися на фундаментальних принципах природи, законах організації природи. Частина екологічних проблем, що вивчаються фізикою, може бути виділена в особливу галузь екології - екологічну фізику. Геофізика (фізика Землі), що вивчає, зокрема, фізичні процеси в літосфері, гідросфері, атмосфері, по суті досліджує фізичні процеси в біосфері або її частинах. Необхідно вказати, що більшість екологічних чинників має геофізичну природу. Геофізика, що накопичила багатющий досвід дослідження закономірностей фізичних процесів, що протікають в оболонках Землі, на стику яких і формуються життєво важливі екосистеми, підвладні впливу геоеволюціонного і катастрофічно зростаючого антропогенного чинників, може взяти на себе вирішення низки екологічних проблем.
Широкий спектр фізичних методів вивчення речовини повинен знайти застосування в створенні ефективних засобів моніторингу екосистем різного рівня. Очевидно, що глобальні методи моніторингу можуть бути створені тільки на основі фізичних принципів.
2) Під механічним рухом розуміють зміну взаємного розташування тіл або їх частин (деформація тіл) .Механіку тел руху з малою швидкістю в порівнянні зі швидкістю світла (3 * 10 8 м / с) називають класичною механікою. на відміну від механіки швидко рухомих тел. Основи класичної механіки були розроблені Ньютоном. У механіці для опису руху тіл використовують різні спрощені моделі (допущення, наближення) Матеріальна точка - абсолютно тверде тіло, абсолютно кругле тіло. Матеріальною точкою називається тіло форма і розміри якого несуттєві в цьому завданні. Одне і теж тіло в одних завданнях можна вважати матеріальною точкою, а в інших не можна. Наприклад, рух землі і інших планет по мешкали навколо сонця їх можна прийняти за матеріальні точки, тому що розміри планет малі в порівнянні з розмірами їх орбіт.се тіла рухаються в просторі- часу. Немає ніякого сенсу говорити про становище і механічному русі тіла в просторі без відносить. До інших тіл. Завжди кажуть про становище і русі цього тіла по відношенню до вибраного тілу. Рух тіла може бути різним по відношенню до різних тіл. Для однозначного визначення положення досліджуваного тіла в довільний момент часу необхідно вибрати систему відліку. Система відліку називається система координат жорстко пов'язана з абсолютно твердим тілом і забезпеченими годинами.
3) Траєкторія руху (матеріальної) точки називається - лінія, описувана цією точкою, при її русі щодо обраної системою відліку. Траєкторія залежить від вибору системи відліку і в найбільш загальному випадки траєкторія точки попер. є просторовою криву. Залежно від форми траєкторії розрізняють: прямолінійні і криволінійні руху. Так наприклад по відношенню до системи відліку пов'язаного з сонцем, планети сонячної системи рухаються по еліптичних орбітах. У той же час до земної системі відліку, вони рухаються по досить складним траекторіям.Дліной шляху називається відстань S, пройдений точкою за розглянутий проміжок часу і вимірюється уздовж траєкторії спрямованого руху точкі.Вектором перемещеніеточкі за проміжок часу отt1 доt2називается приріст R вектора за розглянутий проміжок часу. Для характеристики швидкості руху і швидкості зміни напрямку руху в механіці вводиться величина-швидкість. Два поняття: середня скор. визна. завжди - за якийсь проміжок часу, мгновенная- за конкретний проміжок часу .Средний швидкістю точки в проміжку часу отtдоt + Δtназ-ся вектор, який дорівнює відношенню приросту Δr (радіусу часу) точки в заданий проміжок часу його тривалістю Δt →
4) Рівномірний рух по колу цікаво тим, що швидкість рухається точки залишається постійною за величиною, змінюючись при цьому у напрямку. Швидкість зміни кута вектора швидкості щодо осі координат постійна. Те ж саме можна сказати щодо радіуса-вектора, проведеного з осі обертання до обертової точці. Ця швидкість називається кутовою швидкістю. Рівномірний рух по колу характеризується кількома взаємопов'язаними величинами: Частота обертання. Зазвичай позначається латинською буквою "n". Ця величина говорить про те, скільки оборотів в одиницю часу робить тіло. Наприклад, скільки оборотів в секунду, або в хвилину, або на годину і т.д. Період обертання найчастіше позначається латинською буквою "T". Це час одного обороту навколо осі. Лінійна швидкість обертання, позначається зазвичай латинською літерою "v". Це швидкість, з якою тіло рухається по колу. Вектор лінійної швидкості спрямований по дотичній до окружності обертання. Він перпендикулярний радіусу кола обертання. Кутова швидкість обертання зазвичай позначається грецькою буквою "?". Це величина, що показує, на який кут повертається радіус-вектор (або вектор швидкості) за одиницю часу. Зазвичай вимірюється в радіанах в секунду. Кутове прискорення, величина, що характеризує швидкість зміни кутової швидкості твердого тіла. При обертанні тіла навколо нерухомої осі, коли його кутова швидкість w зростає (або убуває) рівномірно, чисельно В.
5) 1-й закон Ньютона: стверджує, що стан спокою або рівномірного прямолінійного руху не вимагає для своєї підтримки будь-яких зовнішніх впливів. У цьому виявляється особливе динамічна властивість тел називаемоеінертностью. Відповідне 1-му закону Ньютона і званим законом інерції, а рух тіла вільного від зовнішніх впливів рухом по інерції.
2-й закон Ньютона: прискоренням матеріальної точки пропорційно спричиненої його силі збігаються за напрямком і обернено пропорційні масі матеріальної точки.
Маса тіла: в якості запобіжного інертності в механіці вводиться скалярна величина маса тіла. Чим більше інертність тіла, а отже і його маса, тим менше прискорення. Маса тіла величина постійна незалежна від стану руху тіла. не від його місця положення в просторі, не тому діють на нього інші тіла чи ні.
6) 3-й закон Ньютона (закон зміни імпульсу): спостереження і досліди свідчать про те, що механіка двох тіл діючих один на одного завжди є їх взаємодією. Дії завжди є рівна протилежне взаємодія. тобто взаємодія двох тіл один на одного рівні між собою і спрямовані в протилежні сторони, але застосовні до матеріальних точок і 3-й закон Ньютона формулюється слід. Чином: дві матеріальні точки діють з силами рівними поп модулю і спрямованими в протилежні боки вздовж соед. Ці точки прямої.
Якщо сума зовнішніх сил, що діють на систему, дорівнює нулю, то дорівнює нулю і зміна імпульсу системи:. Це означає, що, якою б інтервал часу ми не взяли, сумарний імпульс на початку цього інтервалаі в його концеодін і той же :. Імпульс системи залишається незмінним, або, як кажуть, зберігається:
Закон збереження імпульсу формулюється так:
якщо сума зовнішніх сил, действующіхна теласістеми, дорівнює нулю, то імпульс системи зберігається.
Тіла можуть тільки обмінюватися імпульсами, сумарне ж значення імпульсу не змінюється. Треба тільки пам'ятати, що зберігається векторна сума імпульсів, а не сума їхніх модулів.
Як видно з зробленого нами висновку, закон збереження імпульсу є наслідком другого і третього законів Ньютона. Система тіл, на яку не діють зовнішні сили, називається замкнутою або ізольованою. У замкнутій системі тіл імпульс сохраняется.Но область застосування закону збереження імпульсу ширше: якщо навіть на тіла системи діють зовнішні сили, але їх сума дорівнює нулю, імпульс системи все одно зберігається.
Отриманий результат легко узагальнюється на випадок системи, що містить довільне число N тел:
Тут - швидкості тіл в початковий момент часу, а- в кінцевий. Так як імпульс - величина векторна, то рівняння (11) є компактною запис трьох рівнянь для проекцій імпульсу системи на координатні осі.
Коли виконується закон збереження імпульсу?
Всі реальні системи, звичайно, не є замкнутими, сума зовнішніх сил досить рідко може виявитися рівною нулю. Проте в дуже багатьох випадках закон збереження імпульсу можна застосовувати.
Якщо сума зовнішніх сил не дорівнює нулю, але дорівнює нулю сума проекцій сил на якийсь напрямок, то проекція імпульсу системи на цей напрям зберігається. Наприклад, система тіл на Землі або поблизу її поверхні не може бути замкненою, так як на все тіла діє сила тяжіння, яка змінює імпульс по вертикалі відповідно до рівняння (9). Однак уздовж горизонтального напрямку сила тяжіння не може змінювати імпульс, і сума проекцій імпульсів тіл на горизонтально спрямовану вісь буде залишатися незмінною, якщо дією сил опору можна знехтувати.
Крім того, при швидких взаємодіях (вибух снаряда, постріл з гармати, зіткнення атомів і т. П.) Зміна імпульсів окремих тіл буде фактично обумовлено тільки внутрішніми силами. Імпульс системи зберігається при цьому з великою точністю, бо такі зовнішні сили, як сила тяжіння і сила тертя, що залежить від швидкості, помітно не змінює імпульсу системи. Вони малі в порівнянні з внутрішніми силами. Так, швидкість осколків снаряда під час вибуху в залежності від калібру може змінюватися в межах 600 - 1000 м / с.Інтервал часу, за який сила тяжіння змогла б повідомити тіл таку швидкість, дорівнює
Внутрішні ж сили тиску газів повідомляють такі швидкості за 0,01 с, т. Е. В 10000 разів швидше.
8) Сила тяжіння.
Всі тіла Всесвіту, як небесні, так і що знаходяться на Землі, схильні до взаємного притягання. Якщо ж ми і не спостерігаємо його між звичайними предметами, оточуючими нас в повсякденному житті (наприклад, між книгами, зошитами, меблями і т.д.), то лише тому, що воно в цих випадках дуже слабке.
Взаємодія, властиве всім тілам Всесвіту і що виявляється в їх взаємному тяжінні один до одного, називають гравітаційним, а саме явище всесвітнього тяжіння - гравію-тацией.
Гравітаційна взаємодія здійснюється за допомогою особливого виду матерії, званого гравітаційним полем. Таке поле існує навколо будь-якого тіла, будь то планета, камінь, людина або аркуш паперу. При цьому тіло, що створює гравітаційне поле, діє їм на будь-яке інше тіло так, що у того з'являється прискорення, завжди спрямоване до джерела поля. Поява такого прискорення і означає, що між тілами виникає тяжіння.
Особливістю гравітаційного поля є його всепроникна спо-можності. Захиститися від нього нічим не можна, воно проникає крізь будь-які матеріали.
Гравітаційні сили обумовлені взаємним тяжінням тіл і спрямовані вздовж лінії, що з'єднує взаємодіючі точки, тому називаються центральними силами. Вони залежать тільки від координат взаємодіючих точок і є потенційними силами. У 1682 р И.Ньютон відкрив закон всесвітнього тяжіння:
Всі тіла у Всесвіті притягуються одне до одного із силою, прямо пропорційною добутку їх мас і обернено пропорційною квадрату відстані між ними:
.
Коефіцієнт пропорційності G називається гравітаціоннойпостоянной,
Швидкість, яку необхідно повідомити тілу у поверхні планети, щоб воно стало її супутником, що рухається по круговій орбіті, називається перша космічна швидкість. Будь-яке тіло може стати штучним супутником іншого тіла, якщо повідомити йому необхідну швидкість.
,
де g - прискорення вільного падіння на планеті, R - радіус планети. Для Землі перша космічна швидкість складає приблизно 7,9 км / с.
Сила, з якою тіла притягуються до Землі внаслідок гравітаційної взаємодії, називаються ється силою тяжіння. Відповідно до закону всесвітнього тяжіння
де g - прискорення вільного падіння, R - рассто-яние від центру Землі до тіла, М - маса Землі, т - маса тіла. Прискорення вільного паденіяg (зазвичай вимовляється як «Ре»), - прискорення, що надається тілу в вакуумесілой тяжкості. тобто геометричній сумою гравітаційного тяжіння планети (або іншого астрономічного тіла) і інерційних сил. викликаних її обертанням.