Физика с пользой для человека
Зачем мне эта дурацкая физика? А вот зачем!
Самая распространенная жалоба школьника на трудность предмета звучит так: “Зачем мне эта дурацкая …. (тут можно поставить что угодно – физику, математику, историю, биологию), если я не собираюсь заниматься ей после школы?!”
Действительно, а нужно ли бедному ребеночку зубрить формулы и разбираться с законами Ньютона и Фарадея? Может, ну ее, эту пакость, займемся лучше чем-то интересным? Удивительно, но многие взрослые и сами не понимают, зачем учили физику в школе и искренне не видят связи между этой занимательной наукой и повседневной жизнью. Давайте же найдем эту связь!
Представьте себе свой обычный день. Вот вы встали с кровати, потянулись и посмотрели в зеркало. И законы физики заработали прямо с началом вашего дня!
Движение, отражение в зеркале, гравитация, которая заставляет вас идти по земле, а воду течь в раковину, а не вам в лицо, сила, которая требуется для того, чтобы поднять сумку или открыть дверь – все это физика.
Обратите внимание на лифт, легко и быстро поднимающий вас на нужный этаж, автомобиль или другой транспорт, компьютеры, планшеты и телефоны. Без физики все это никуда бы не поехало, не включилось и не заработало.
Развитие физики можно приравнять к прогрессу.
Сначала люди поняли законы оптики и изобрели простые очки, чтобы те, кто плохо видит, могли лучше ориентироваться, читать и писать. А затем на свете появились микроскопы, с помощью которых ученые сделали невероятные открытия в таких областях, как биология и медицина. И телескопы, в которые астрономы увидели планеты, звезды и целые галактики и смогли сделать выводы об устройстве Вселенной. Каждое открытие в физике помогает человечеству сделать новый шаг вперед.
Хорошо, скажете вы. Но ведь для всего перечисленного, для всех этих открытий и разработок существуют физики. То есть люди, сознательно выбравшие именно эту науку своей основной профессией. Причем же здесь остальные, да еще и гуманитарии? Им-то на что эти знания, если можно просто прочитать инструкцию к своему телефону и этого будет достаточно для его использования?
Мы уже писали, что в каждом гуманитарии может обнаружиться и технарь, но кроме этого, приведем несколько примеров из повседневной жизни, когда базовое знание физики может пригодиться каждому. Причем, разберем только один раздел физики, практически полностью созданный Исааком Ньютоном, – механику.
Движение, скорость, ускорение.
Итак, все во Вселенной постоянно двигается, включая нашу планету и землю, по которой мы ходим. А ходим мы почти ежедневно в разные места. Значит, мы постоянно рассчитываем, насколько быстро доберемся до театра, работы, друзей, чтобы не опоздать. Задачи на скорость мы решаем в средней школе в рамках курса математики, но на самом деле это базовая физика.
Теперь представьте, что вы выбираете машину. У вас есть желание получить резвый автомобиль, но вам нужно возить семью, поэтому размер тоже имеет значение. То есть резвый и большой. И как же понять, какой подойдет? На что вы обратите внимание? На ускорение, конечно! Есть такой параметр – постоянное ускорение, то есть разгон от 0 до 100 км за количество секунд. Так вот чем меньше время от 0 до 100, тем бодрее будет ваша машина на старте и виражах. И это подскажет вам физика!
Когда вы начинаете (и продолжаете) водить машину, кое-что из базового курса физики вам очень пригодится. Например, вы сами поймете, что резко тормозить на трассе при скорости 120 км/ч только потому, что вам внезапно захотелось полюбоваться красивым видом, пожалуй, не стоит.
Даже если за вами не едет на такой же скорости еще несколько автомобилей, водители которых могут не успеть среагировать. Просто при торможении ускорение отрицательное, поэтому всех, кто сидит в машине, резко бросает вперед. Поверьте, впивающиеся в тело ремни и растянутые шейные мышцы – это неприятно. Просто имейте в виду такое понятие из физики, как ускорение.
Сила тяготения, импульс и другие полезности.
Физика расскажет о законе тяготения. То есть мы уже и так знаем, что если бросить предмет, то он упадет на землю. Что это значит? Земля притягивает нас и все предметы. Мало того, планета Земля притягивает даже такой тяжелый космический предмет, как Луна. Заметим, что Луна не улетает по своей траектории и каждый вечер показывается людям. Также не зависают в воздухе любые штуки, которые мы в сердцах бросили на пол. На брошенные предметы действует еще и ускорение, потому что у Земли огромная сила притяжения. А также сила трения.
Поэтому, зная об этих законах, можно понять, что происходит, если человек прыгает с парашютом. Связана ли площадь парашюта связана с замедлением скорости падения? Может, стоит просить парашют побольше? Как действует импульс на коленки парашютиста, и почему нельзя приземляться на прямые ноги?
А как выбрать горные лыжи? Вы отлично катаетесь или только начинаете? Подумайте о трении, уточните именно эти параметры своих новых лыж. Если вы новичок, не знающий физики, то очень вероятна ошибка в выборе. Успеете ли вы остановиться?
Окей, вы не собираетесь прыгать с парашютом и ничего не хотите знать про горные лыжи.
Вернемся к повседневности. Вот перед вами гайка и гаечный ключ. За какую часть ключа нужно взяться, чтобы приложить к гайке максимальную силу? Те, кто изучал физику, возьмутся за ключ как можно дальше от гайки. Чтобы открыть тяжеленную дверь в старое здание, нужно давить на нее с самого краю, подальше от петель. Нужно ли рассказывать про рычаг и точку опоры, которой так не хватало Галилею?
Наверное, этих примеров пока достаточно для иллюстрации ежедневного присутствия физики в нашей жизни. И это была только механика! А ведь есть еще оптика, которую мы упоминали в начале статьи, и электричество с магнитными полями. И это мы скромно молчим про теорию относительности.
Поверьте, физика на базовом уровне необходима каждому, чтобы не выглядеть глупо и смешно в самых обычных ситуациях.
Источник
Для чего нужна физика не только школьникам, но и всем взрослым.
«Физика нам в школе не пригодится»,— уверены многие школьники. Они рассуждают следующим образом:
«Физиками мы быть всё равно не собираемся. Зачем забивать голову запутанными формулами и законами? Какое нам дело до открытий Архимеда, Эйнштейна или Ньютона?»
Как выясняется, ошибаются представители подрастающего поколения, спешат с выводами — до основ физики есть «дело» всем и по многим причинам. Назову главные.
7 причин знать физику
- Чтобы понимать устройство мира. Физика — наука о природе и о свойствах окружающего мира. Хотим знать, почему гремит гром, пруды замерзают раньше рек или молния бьёт снизу вверх – учим многогранную физику. Она с научной точки зрения объясняет «картину мира».
- Чтобы понимать, что с нами происходит. Мы спим, двигаемся, разговариваем, плаваем — совершаем действия или находимся в состоянии покоя опять же благодаря определённым физическим законам. Почему мы не падаем, когда земля с колоссальной скоростью вращается вокруг своей оси и солнца или почему нас не травмирует сильное давление воздуха. На эти вопросы снова отвечает физика.
- Чтобы заботиться о собственной безопасности. Благодаря любимой науке Ньютона и Паскаля, мы понимаем, что опасно прикасаться к оголённым проводам или купаться в грозу. Кстати, идею о влиянии физики на безопасность человечества активно поддерживает современный кинематограф. В очередном наукообразном блокбастере популярно рассказывается, какие знания помогают нам выжить в экстремальной ситуации.
- Чтобы решать бытовые вопросы. Какие лампочки лучше купить в магазине? Не опасна ли пища, разогретая в микроволновке? Как быстрее сварить картофель? На эти и многие другие жизненные вопросы опять отвечает физика. Её исследования объясняют, что в быту предпочтительнее пользоваться энергосберегающими лампами в предпочтительнее, что еда в качественной микроволновке совершенно безвредна, а картофель быстро приготовится, если при варке добавить в кастрюлю немного сливочного масла.
- Чтобы развивать логику. Ещё физика дисциплинирует мозг и учит мыслить логически. Хотим научиться рассуждать, «прокидывать мостики» – учим амперы, джоули, паскали, поскольку физика − наука неизменная. Она не терпит компромиссов, чётко объясняет любые события и явления и помогает лучше овладеть другими академическими науками, прежде всего, биологией, химией, и, конечно, математикой.
- Чтобы пользоваться современными технологиями. Невероятные открытия человечества, такие как и постройка нового коллайдера или орбитального телескопа, ставят сложнейшие инженерные задачи высочайшего уровня. Их решения развивают передовые технологии, результатами которых мы, гуманитарии, с радостью пользуемся. Наш образ жизни немыслим без современных автомобилей, многоядерных процессоров, социальных сетей, в основе которых всегда лежат простые физические явления из школьного курса.
- Чтобы быть интересным собеседником. Окружающие с уважением посмотрят на человека, который не округлит глаза при упоминании о нейтронных звёздах или об открытии Бозона Хиггса. Конечно, не обязательно всегда «умничать», вдаваться в научные «дебри», но поднять свой авторитет в обществе при помощи широты познаний в области физики, в том числе, иногда можно. Многих людей уважают именно за знания.
Как заинтересовать физикой детей?
В одном классе с моим 12-летним сыном учится славный мальчик Гоша, который в шестом классе знает физику так, что ему могут позавидовать многие восьмиклассники. Мальчик посещает школьные факультативы, спрашивает учителей о работе термоядерных двигателей, рассказывает одноклассникам о веществах с отрицательной массой. Откуда у шестиклассника такие познания в сложной науке?
Однажды я не выдержала и задала этот вопрос юному дарованию. Выяснилось, что с детства родители покупали Гоше множество научно-познавательных книг с яркими картинками. Сидя на продлёнке, он зачитывался словарями и энциклопедиями, особенно интересуясь устройством различных механизмов. Когда к мальчику попал советский учебник по физике, где по его словам всё понятно и интересно рассказано, увлечение физикой окрепло ещё больше.
Сегодня Гоша мечтает о карьере военного инженера, но я не удивлюсь, если в будущем услышу о том, что одноклассник сына стал знаменитым учёным и совершил какое-нибудь невероятное открытие в области физики. И это не шутка. Как не шутка тот факт, что перспективная и полезная наука — физика достойна внимания. Не зная её законов, не получится «идти маршем» по жизни.
Автор текста — читатель нашего канала. Если у вас есть интересный опыт школьной жизни и вы хотите им поделиться на страницах нашего канала — свяжитесь с нами.
Источник
Появилась в продаже книга Луиса Блумфилда «Как все работает. Законы физики в нашей жизни», подготовленная к печати издательством Corpus при двойной поддержке Политехнического музея и «Книжных проектов Дмитрия Зимина». Расскажем о том, почему её стоит прочитать — особенно если физика представляется вам чем-то скучным и непонятным.
Поднимаясь утром с пружинного матраса, включая электрический чайник, согревая руки о чашку кофе и проделывая ещё десятки повседневных вещей, мы редко задумываемся о том, как именно всё это происходит. Возможно, в чьей-то памяти одиноким осколком торчит закон Ома или правило буравчика (хорошо, если вы вообще помните, что «буравчик» — это винт, а не фамилия).
Далеко не всегда ясно, в какие моменты жизни мы встречаемся с силой тока и моментом импульса.
Само собой, существуют учёные, технические специалисты и гики. Мы даже готовы поверить, что бывают люди, которые просто очень хорошо учили физику в школе (наше им уважение). Для них не составит труда рассказать, как именно работает лампа накаливания или солнечная батарея и объяснить, глядя на крутящееся велосипедное колесо, где там трение покоя, а где — трение скольжения. Однако, будем честными, большинство людей имеет обо всём этом весьма смутные представления.
Из-за этого кажется, будто природные объекты и механизмы ведут себя тем или иным образом благодаря каким-то волшебным силам. Бытовое представление о причинах и следствиях может оградить от некоторых ошибок (например, не класть обёрнутые фольгой продукты в микроволновку), однако более глубокое понимание физико-химических процессов позволяет лучше разбираться, что к чему, и аргументировать свои решения.
Луис Блумфилд — профессор Виргинского университета, исследователь атомной физики, физики конденсированного состояния и оптики.
Ещё в юности он выбрал опыты главным методом исследования мира, черпая из обыденных вещей вдохновение для занятий наукой. Стремясь сделать знания доступными для многих людей, а не горстки специалистов, Блумфилд занимается преподаванием, выступает на телевидении и пишет научно-популярные работы.
Главная задача книги «Как все работает. Законы физики в нашей жизни» — опровергнуть представление о физике как скучной и оторванной от жизни науке, и дать понять, что она описывает реальные явления, которые можно увидеть, пощупать и ощутить.
Для меня всегда было загадкой, почему физика традиционно преподается как абстрактная наука — ведь она изучает вещественный мир и законы, которыми тот управляется. Я убеждён в обратном: если лишить физику бесчисленных примеров из живого, реального мира, она не будет иметь ни основы, ни формы — словно молочный коктейль без стакана.
— Луис Блумфильд
Речь идёт о движении тел, механических устройствах, тепле и многом другом. Вместо того, чтобы начинать с теории, автор идёт от окружающих нас вещей, формулируя с их помощью законы и принципы. Отправными точками служат карусели, американские горки, водопровод, тёплая одежда, аудиоплееры, лазеры и светодиоды, телескопы и микроскопы…
Вот некоторые примеры из книги, на которых автор объясняет механику простых вещей.
Почему конькобежцы быстро двигаются
Коньки — удобный способ рассказать о принципах движения. Ещё Галилео Галилей сформулировал, что тела имеют свойство двигаться равномерно и прямолинейно в отсутствие внешних сил, будь то сопротивление воздуха или трение поверхности. Коньки способны почти полностью устранить трение, так что вы легко скользите по льду. Объект в состоянии покоя стремится остаться на месте, а объект движущийся — двигаться дальше. Именно это называется инерцией.
Как режут ножницы
Сдвигая кольца ножниц, вы производите моменты сил, под действием которых лезвия смыкаются и режут бумагу. Бумага стремится раздвинуть лезвия за счет моментов сил, «разводящих» лезвия. Если вы приложите достаточно большое усилие, «сдвигающие» моменты сил возобладают над «разводящими». В результате лезвия ножниц приобретут угловое ускорение, начнут поворачиваться, сомкнутся и разрежут лист бумаги.
Что творится в шампурах
Если нагреть один конец металлического стержня, атомы в этой части стержня будут колебаться более интенсивно, чем в холодном конце, и металл начнет проводить тепло из горячего конца к холодному. Некоторая часть этого тепла передается благодаря взаимодействию соседних атомов, однако основная его часть будет передана подвижными электронами, которые переносят тепловую энергию на большие расстояния от одного атома к другому.
Как забиваются гвозди
Весь направленный вниз импульс, который вы сообщаете молотку, замахнувшись, передаётся гвоздю за время краткого удара. Поскольку время передачи импульса мало, со стороны молотка должна быть приложена очень большая сила, чтобы его импульс перешёл к гвоздю. Эта ударная сила вбивает гвоздь в доску.
Зачем воздушные шары нагревают
Чтобы заполнить воздушный шар горячим воздухом, нужно меньше частиц, чем для заполнения холодным воздухом. Дело в том, что в среднем частица горячего воздуха движется быстрее, сталкивается чаще и занимает больше места, чем частица холодного воздуха. Поэтому шар, наполненный горячим воздухом, весит меньше, чем такой же шар, наполненный холодным. Если вес шара достаточно мал, равнодействующая сила направлена вверх, и шар поднимается.
Почему воланчик летит всегда одинаково
Бадминтонный волан всегда летит головкой вперед, так как результирующая сила, вызванная давлением, приложена в его центре давления, на некотором расстоянии от центра масс. Если вдруг оперение случайно окажется впереди головки, сопротивление воздуха создаст момент силы относительно центра масс и вернет всё на свои места.
Что делает воду жёсткой
Жёсткой считается вода, в которой содержание положительно заряженных ионов кальция и магния превышает 120 мг на литр. Ионы этих и некоторых других металлов связывают отрицательные ионы мыла и создают нерастворимую пену, оседающую грязным налетом на раковине, лейке душа, ванне, в стиральной машине и на одежде. Затеяв стирку мылом в жёсткой воде, будьте готовы к неприятным сюрпризам.
Пройти курс у автора
У Луиса Блумфилда можно поучиться онлайн на курсе «Как работают вещи»: здесь он запускает машинки, отправляется на детскую площадку, чтобы поговорить о качелях, ставит опыты и рассказывает обо всём на свете.
Если даже этого вам окажется мало, и профессора захочется увидеть воочию, такая возможность тоже есть: Луис Блумфилд будет в Москве с 3 по 8 декабря.
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Источник
Физика — школьный предмет, при изучении которого многие сталкиваются с проблемами. Из курса физических знаний многие почерпнули лишь цитату Архимеда: «Дайте мне точку опоры, и я переверну мир!». На самом деле физика окружает нас на каждом шагу, а физические лайфхаки делают жизнь проще и удобнее. Знакомьтесь, очередная десятка лайфхаков, которая расширит ваш горизонт знаний об окружающем мире.
1. Лужа, исчезни!
Если вы пролили воду, не торопитесь вытирать лужу. Просто разотрите ее по полу, увеличив площадь поверхности жидкости. Чем больше поверхность жидкости, тем быстрее она испарится. Понятное дело, «сладкие» лужи высыхать не оставляют: вода испарится, а сахар останется.
2. Теневой загар
Прямые солнечные лучи и чувствительная кожа – тандем сомнительный. Чтобы «озолотить» тело и не получить ожог, загорайте в тени. Ультрафиолетовое излучение рассеяно везде и «достанет» вас даже под пальмами. Не отказывайтесь от свиданий с солнцем, но оградите себя от его обжигающих поцелуев.
3. Автополив растений
Отправляетесь в отпуск? Позаботьтесь о горшочных растениях. Организуйте автополив: поставьте рядом с горшком банку с водой, опустите в нее до дна хлопчатобумажный шнур, другой конец которого положите в горшок. Работает капиллярный эффект. Вода заполняет пустоты тканевых волокон и перемещается по ткани. Система работает сама – по мере подсыхания земли движение воды по ткани увеличивается и, наоборот, при достаточной увлажненности – прекращается.
4. Быстро охладить напитки
Чтобы быстро охладить бутылку с напитком, оберните ее влажным бумажным полотенцем и поставьте в морозильную камеру. Известно, вода с влажной поверхности испаряется, а температура оставшейся жидкости понижается. Эффект охлаждения от испарения усилит эффект охлаждения морозильной камеры, и влажная бутылка охладится гораздо быстрее.
5. Правильно охладить продукты
Другой физический лайфхак на тему правильного охлаждения посвящен продуктам. Холодный воздух всегда опускается вниз, теплый – поднимается вверх. И именно поэтому хладагенты в сумку-морозильник следует класть сверху! В противном случае холодный воздух так и остается снизу, а верхние продукты окажутся испорченными.
6. Солнечный светильник из бутылки
Чердачные помещения тоже нуждаются в освещении. Если возможности провести ламповый свет нет, пользуйтесь солнечной энергией. Проделайте на крыше чердака дырку и закрепите в ней пластиковую бутылку с водой. Солнечный свет, отражаясь и рассеиваясь, равномерно осветит помещение. Увы, такой «светильник» работает только днем.
7. Молоко не убежит
Как вскипятить молоко, чтобы оно не убежало, а плиту не пришлось нудно драить? Положите на дно кастрюли блюдце в перевернутом виде, залейте молоко. Блюдце сдержит образование пены и бурное кипение, вынуждая молоко кипеть как вода.
8. Быстро сварить картофель
Если положить в воду при варке картофеля сливочное масло, теплоемкость воды повысится, а картофель сварится в 2 раза быстрее! К тому же, сливочное масло самым положительным образом скажется на вкусе картофеля.
9. «Лекарство» от запотевшего зеркала
Запотевшее в ванной зеркало нарушает гармоничный ритм сборов. Как избавиться от конденсата? При приеме душа воздух нагревается, а поверхность зеркала остается холодной. Для решения проблемы достаточно сгладить разницу температур – например, прогреть зеркало феном.
10. Ненагревающаяся ручка
Некоторые материалы нагреваются быстро – железо, медь, серебро и другие металлы. Другие принимают и передают тепло медленно – пробка, древесина или керамика. Так сделайте апгрейд своих нагревающихся ручек, продев в ушки древесные пробки от винных бутылок.
Источник