Главная > Решение задач по физике. Общие методы (Б. С. Беликов)
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

Пусть в поставленной задаче имеются необходимые данные (полнота которых обеспечена) и требуется определить какие-либо неизвестные физические величины. Но не это главное в поставленной задаче. Самым важным в такой задаче является то, что она уже и де а л и з и р в а на. Автор задачи ввел множество дополнительных условий, упрощающих задачу. Вводя эти условия и ограничения, он искусственно отсекает связи данного физического явления с другими явлениями. Предполагаетоя также, что влияние некоторых других, дополнительнмх воздећћствий мало и ими можно пренебречь. Таким образом, поставленная физическая задача – это задача о єчистом? , єидеализированном? явлении. Очень часто в науке объектом рассмотрения выступает не реальная вещь, а ее идеальный образ. Это объясняется тем, что реальные объекты и явления настолько сложны и взаимосвязаны, что их изучение и количественное исследование с учетом всех сторон, взаимосвязей и взаимодействий представляло бы непреодолимые математические трудности. Разумная идеализация конкретных физических задач является важнейшей чертой физики как науки. Если бы физики пе идеализировали задач, они не смогли бы решить до конца ни одной конкретной задачи. Очень часто упрощающие условия и ограничения формулируются в самой задаче, но иногда они присутствуют в задаче в скрытом или неявном виде.
Пример 2.1 Снаряд випущен шз орудия под углом $\alpha=45^{\circ} \kappa$ горизонту с начальной скоростью $v_{0}=600 \mathrm{M} / \mathrm{c}$. Найти дальность полета снаряда. Сопротивлением воздуха пренебречь.
Задача поставлена. Она идеализирована. Одно дополнительное условие, упрощающее задачу (сопротивлением воздуха пренебречь), явно указано в условиях задачи. Однако многие другие упрощающие условия только подразумеваются. Считается, что:
a) орудие расположено на Земле,
б) не учитывается движение Земли вокруг Солнца,
в) не учитывается вращение Земли вокруг собственной оси,
г) предполагается, что вектор ускорения свободного падения в в любой точке траектории снаряда имеет одно и то же направление,
д) ускорение свободного падения на Земле считается постоянным: $g=9,8 \mathrm{M} / \mathrm{c}^{2}=$ const,
e) снаряд принимается за материальную точку.
В данной задаче влияние пунктов 6), в), г), д) мало и ими действительно можно пренебречь. Эти условия очень сильно упрощают задачу. Если отбросить, например, пункт r), считая Земло шаром (тогда вектор ускорения g в различных точках траектории имеет неодинаковое направление),
то задача усложняется. Если учитывать все дополнитель ные условия, то она становится крайне сложной.
В различных задачах упрощающие условия разнообразны, но общим для всех способов идеализации задачи является пренебрежение несущественными, второстепенными связями и взаимодействиями. В связи с этим возникает вопрос о критериях такого пренебрежения: когда, при каких условиях той или иной связью или взаимодействием можно пренебречь, а при каких – нельзя? Этот вопрос тесно связан с методом анализа решения задачи и методом оценки, которые подробно будут рассмотрены ниже.
Чаще всего при решении физических задач используются следующие два способа идеализации: вөедение идеальных физических обвектов и пренебрежение несуцественньми заимодейстеиями и процессами. К последнему способу относится и введение идеальных физических процессов.
Важно заметить, что в любом идеальном физическом объекте только пренебрегают каким-либо его свойством: на самом деле этим свойством данное тело обладает, но в конкретных условиях задачи это свойство проявляет себя столь слабо, что им можно пренебречь.
В физике вводится мпожество идеализированных объектов, используемых при идеализации физических задач. Приведем некоторые из них.
Материальная тока. Фундаментальный и универсальный физический объект. В понятии материальной точіи пренебреганот геометрическими размерами тела по сравненио с характернцм расстоннием, рассматриваеммм в даннои задаче. ном облекте пренебрегают возможной деформацией тела.
Абсолотно упругое тело. Здесь пренебреганот остаточной деформашией тела. Она в условиях конкретноб эадачн столь мвла, что ее можно не учитывать. Важно заметить, что при взаимодећстви абсоліотно упругих тел не происходит преврацения механическои энергии в другие виды энергии (т. е. выполняется закон сохранения янергии : механике).
Абсолотио меупруге тело. В этом случае пренебреганот способностьо тел восетанаяливать первоначально форму после деформации. Это саойство у абсолютно неупругого тела практически не проявляется и им можно пренебречь.
Примери других идеальнхх объектов будут приведены в дальнейем.
При втором способе идеализации или вводят идеальные физические процессы, или пренебрегают несущественными физическими процессами (явлениями) и взаимодействиями. Примерами идеалыных процессов являются изохорный, нзобарный, изотермический, адиабатный и другие процессы.

Весьма часто, решая конкретную задачу, пренебрегают изменением той или иной физической величины, предпой гая, что это изменение мало. Например, в рассмотренном він; ше примере с артиллерийским снарядом вопреки хороџо известному факту – зависимости ускорения свободносо падения от высоты точки над поверхностью Земли мы считали, что это ускорение постоянно $\left(g=9,8 \mathrm{~m} / \mathrm{c}^{3}\right)$. Но так как высота $h$ подьема снаряда (несколько километров) мала по сравнению с радиусом Земли ( $R \approx 6400$ км), то предположение о том, что в данной задаче ускорение свободного паде ния $g$ постоянно, является вполне разумным.

Таким образом, вследствие идеализации и упрощения физики рассматривают вместо реального физического явления его схематическую модель. Обычно в модели реального физического явления отражается главное, основное, учитываются только существенные связи и взаимодействия и вместо реальных тел рассматриваются различные идеальные объекты. Очень часто успех в решении той или иной физической задачи или проблемы зависит от того, насколько удачно выбрана эта модель. Классификация моделей физических явлений, очевидно, совпадает с классификацией самих явлений. Таким образом, в содержании физики в зависимости от свойств физической системы и условий, в которых происходят различные физические явления, можно выделить две общие модели: модель классических физических явлений (классическая модель) и модель квантовых физических явлений (квантовал модель). В данной книге .рассматриваются только классические физические явления и соответствующие им модели.

Categories

1
Оглавление
email@scask.ru