Фізика тісно пов'язана з іншими природничими науками. Цей зв'язок привела до того, що фізика тісно переплелася з іншими науками як астрономія, геологія, хімія, біологія. хімфізіка і ін.
Фізика тісно пов'язана з філософією. В основі наукового пізнання світу лежить метод діалектичного матеріалізму. Діалектика - це наука про загальні закони руху, зміни, поновлення і розвитку матерії в найбільш далекому від однобічності вигляді.
Такі великі відкриття в галузі фізики, як закон збереження і перетворення енергії, співвідношення невизначеностей і ін. Є ареною боротьби між матеріалізмом і ідеалізмом.
Фізичні основи механіки
Найпростішою формою руху матерії є механічна - зміна взаємного положення тіл в просторі з плином часу. Історичні пріоритети в розвитку механіки зумовили потреби військової справи і техніки ще в найдавніші часи. Розвиток механіки починається з часів Архімеда (IIIвек до н.е.), коли він сформулював закон рівноваги важеля і закон рівноваги плаваючих тіл. Основні закони механіки встановлені Галілеєм (XYIвек) і остаточно сформульовані Ньютоном (XYIIвек). В даний час механіка поділяється на 3 окремі частини:
Класична механіка Галілея- Ньютона;
Релятивістська механіка, заснована на спеціальній теорії відносності;
Класична механіка ділиться на 3 розділи: кінематику, динаміку і статику.
Кінематика вивчає рух тіл, не розглядаючи причин, які викликали цей рух.
Динаміка вивчає закони руху тіл у взаємозв'язку з причинами, які викликають або змінюють рух.
Статика вивчає закони рівноваги цих сил.
1. Моделі в механіці. Система відліку. Кінематичні характеристики руху.
У фізичних дослідженнях часто використовують наукову абстракцію. При вивченні руху або властивостей тіл не беруть до уваги несуттєві для даного завдання характеристики тіла, наприклад, його розміри, будова, внутрішній стан і т.п. Найпростішим прикладом наукової абстракції або фізичною моделлю є поняття матеріальної точки.
Матеріальна точка - це тіло, розмірами якого можна знехтувати (вони нехтує малі в порівнянні з масштабами руху і відстанями) в даній задачі. Наприклад, розглядаючи рух Землі в Сонячній системі, молекули в посудині, їх можна вважати матеріальними точками.
Система матеріальних точок. Будь-яке тіло можна подумки розділити на такі частини, кожну з яких можна розглядати як матеріальну точку в даному масштабі руху, Тоді вивчення руху тіла або системи тіл зводиться до вивчення руху системи матеріальних точок.
Абсолютно тверде тіло - тіло, яке ні за яких умов в даній задачі не може деформуватися і відстань між двома частинками цього тіла залишається постійним.
Вивчення механічного руху почнемо з найпростішого - поступального.
Поступальний рух - це рух, при якому будь-яка пряма, жорстко пов'язана з рухомим тілом, залишається паралельною свого початкового стану. Рух в механіці розглядається як переміщення матеріальних точок (або просто точок) або їх систем в просторі і в часі.
Положення матеріальної точки визначається по відношенню до тіла відліку, вважає нерухомим. Пов'язана з ним система координат і годинника називається системою отсчета.Положеніе точки А в декартовій системі координат в даний момент часу визначається коордінатаміx, y, zілі радіусом вектор r (рис.1).
y = y (t); z = z (t) (1.1) в загальному випадку є кінематичними рівняннями руху точки. Система рівнянь (1.1) еквівалентна векторному уравненіюr = r (t).
Положення точки в просторі можна описати за допомогою полярних координат r, Θ, φ (рис.1).
Числом ступенів свободи матеріальної точки називають число незалежних координат, які повністю визначають її положення в просторі. Якщо точка рухається в просторі, то її статус визначається трьома коордінатаміx, y, zі вона володіє трьома ступенями свободи. При русі по площині у точки два ступені свободи, а при русі по прямій точка володіє тільки одним ступенем
Траєкторією руху називають лінію, яка описується рухається точкою. Нехай матеріальна точка переміщується
по кривій з положення А в положення В
(Рис. 2). Тоді дуга АВ буде траєкторією, а довжина цієї дуги Δs буде довжиною шляху. Довжина шляху Δs є скалярную функцію часу Δs = Δs (t). Початкове положення матеріальної точки задається радіусом-вектором r0, а кінцеве - радіусом-вектором r. Вектор Δr = r -r0 (приріст радіуса-вектора за розглянутий проміжок часу) називається переміщенням. При прямолінійній переміщенні | Δr | = Δs.