физика для чайников что такое физика

ОСНОВЫ ФИЗИКИ ДЛЯ ЧАЙНИКОВ

В настоящее время нет ни одной естественнонаучной или технической области, где в той или иной степени не использовались бы достижения физики. А потому, единственная возможность узнать, как связаны между собой различные области науки и техники, это изучение основ физики. В то же время это и уникальная возможность познакомиться с новыми достижениями физики и их влиянием на другие области науки и техники. Предлагаемый вашему вниманию курс «Физика для чайников» на образовательном ресурсе FIZI4KA.RU удачно преподносит основы физики с нуля, неизменно востребованные все новыми поколениями.

Курс «Физика для чайников» — это не просто учебник, а интерактивный самоучитель по физике для начинающих, который доступен каждому любознательному и трудолюбивому школьнику и тем более студенту. От большинства учебников по физике FIZI4KA выделяется по пяти аспектам:

Все эти неоспоримые достоинства делают курс «физика для чайников» незаменимым пособием для самообразования или дополнительного чтения.

Во всех случаях, когда это возможно, законы физики выводятся из основных принципов; таким образом, всюду подчеркивается различие между основными принципами и следствиями из них. В курсе прослеживаются взаимосвязи различных областей физики (а также науки и техники). Независимые на первый взгляд разделы воссоединяются друг с другом и образуют единую картину. При введении каждого нового «закона», например закона магнитном силы, действующей на движущийся заряд, или закона равнораспределения энергии, мы стремимся разъяснить, действительно ли это новый закон, или же его можно вывести, используя уже известным материал. В большинстве случаев, проделав простые действия, удается проследить логическую структуру и замечательное единство всего того, что в противном случае выглядело бы просто как энциклопедическое собрание разнообразных явлений и законов.

Некоторых читателей может смутить рассмотрение в этом курсе таких актуальных вопросов современной физики, как нейтронные звезды, черные дыры, энергия Ферми, сохранение четности, кварки, голография, замедление времени, которые слишком сложны для начинающих студентов. Но мы сочли нужным включить их курс «Физика для чайников«, поскольку все эти вопросы захватывают воображение студентов, узнающих о них из средств массовой информации; это означает, что читатели хотели бы ближе познакомиться с этими проблемами в курсе физики, тем более многие из вопросов современном физики легче усваиваются студентами, чем то, что кроется за третьим законом Ньютона.

Стоит также отметить, что в «физике для начинающих» предпринята попытка связать изучение физики с изучением других областей науки, а также обратить внимание на взаимосвязь науки и общества. Например, центральной темой, пронизывающей весь курс, является проблема сокращения мировых ресурсов энергии. Обсуждаются и другие общественные, политические, экономические и философские предпосылки научного знания. Предлагаемый курс основ физики предназначен не только для того, чтобы заложить теоретические основы будущей профессии студентов: он призван также способствовать общему культурному росту человека, который будет занят в сфере науки и техники!

Источник

Квантовая физика для чайников. Что такое квантовая физика: суть простыми словами

Здравствуйте, дорогие читатели. Если вы не хотите отставать от жизни, хотите стать по-настоящему счастливым и здоровым человеком, вы должны знать о тайнах квантовой современной физики, хоть немного представлять до каких глубин мироздания докопались сегодня ученые. Вам некогда вдаваться в глубокие научные подробности, а хотите постигнуть лишь суть, но увидеть красоту неизведанного мира, тогда эта статья: квантовая физика для обычных чайников или можно сказать для домохозяек как раз для вас. Я постараюсь объяснить, что такое квантовая физика, но простыми словами, показать наглядно.

«Какая связь между счастьем, здоровьем и квантовой физикой?»- спросите вы.

Дело в том, что она помогает ответить на многие непонятные вопросы, связанные с сознанием человека, влияния сознания на тело. К сожалению, медицина, опираясь на классическую физику, не всегда нам помогает быть здоровым. А психология не может нормально сказать, как обрести счастье.

Только более глубокие познания мира помогут нам понять, как же по-настоящему справиться с болезнями и где обитает счастье. Это знание находится в глубоких слоях Вселенной. На помощь нам приходит квантовая физика. Скоро вы все узнаете.

Что изучает квантовая физика простыми словами

Да, действительно квантовую физику очень сложно понять из-за того, что она изучает законы микромира. То есть мир на более глубоких его слоях, на очень малых расстояниях, там, куда очень сложно заглянуть человеку.

А мир, оказывается, ведет себя там очень странно, загадочно и непостижимо, не так как мы привыкли.

Отсюда вся сложность и непонимание квантовой физики.

Но после прочтения этой статьи вы раздвинете горизонты своего познания и посмотрите на мир совсем по-другому.

Кратко об истории квантовой физики

Все началось в начале 20 века, когда ньютоновская физика не могла объяснить многие вещи и ученые зашли в тупик. Тогда Максом Планком было введено понятие кванта. Альберт Эйнштейн подхватил эту идею и доказал, что свет распространяется не непрерывно, а порциями – квантами (фотонами). До этого же считалось, что свет имеет волновую природу.

Но как оказалось позже любая элементарная частица, это не только квант, то есть твердая частица, а также волна. Так появился корпускулярно-волновой дуализм в квантовой физике, первый парадокс и начало открытий загадочных явлений микромира.

Самые интересные парадоксы начались, когда был проведен знаменитый эксперимент с двумя щелями, после которого загадок стало намного больше. Можно сказать, что квантовая физика началась с него. Давайте его рассмотрим.

Эксперимент с двумя щелями в квантовой физике

Представьте себе пластину с двумя щелями в виде вертикальных полос. За этой пластиной поставим экран. Если направить свет на пластину, то на экране мы увидим интерференционную картину. То есть чередующиеся темные и яркие вертикальные полосы. Интерференция это результат волнового поведения чего-либо, в нашем случае света.

Если вы пропустите волну воды через два отверстия расположенных рядом, вы поймете что такое интерференция. То есть свет получается вроде как имеет волновую природу. Но как доказала физика, вернее Эйнштейн, он распространяется частицами-фотонами. Уже парадокс. Но это ладно, корпускулярно-волновым дуализмом нас уже не удивить. Квантовая физика говорит нам, что свет ведет себя как волна, но состоит из фотонов. Но чудеса только начинаются.

Электроны ведь это частицы, значит поток электронов, проходя через две щели, должны оставлять на экране всего две полосы, два следа напротив щелей. Представили себе камушки, пролетающие сквозь две щели и ударяющие об экран?

Но что мы видим на самом деле? Всю ту же интерференционную картину. Каков вывод: электроны распространяются волнами. Значит электроны это волны. Но ведь это элементарная частица. Опять корпускулярно-волновой дуализм в физике.

Но можно предположить, что на более глубоком уровне электрон это частица, а когда эти частицы собираются вместе, они начинают вести себя как волны. Например, морская волна это волна, но ведь она состоит из капель воды, а на более мелком уровне из молекул, а затем из атомов. Хорошо, логика твердая.

Но ужас. Вместо этих двух полос получаются все те же интерференционные чередования нескольких полос. Как так? Такое может случиться, если бы электрон пролетал одновременно через две щели, а за пластиной, как волна сталкивался бы сам с собой и интерферировал. Но такое не может быть, ведь частица не может находиться в двух местах одновременно. Она или пролетает сквозь первую щель или сквозь вторую.

Вот тут начинаются поистине фантастические вещи квантовой физики.

Суперпозиция в квантовой физике

При более глубоком анализе ученые выясняют что любая элементарная квантовая частица или тот же свет(фотон) на самом деле может находиться в нескольких местах одновременно. И это не чудеса, а реальные факты микромира. Так утверждает квантовая физика. Вот поэтому, стреляя из пушки отдельной частицей, мы видим результат интерференции. За пластиной электрон сталкивается сам с собой и создает интерференционную картину.

Обычные нам объекты макромира находятся всегда в одном месте, имеют одно состояние. Например, вы сейчас сидите на стуле, весите, допустим, 50 кг, имеете частоту пульса 60 ударов в минуту. Конечно, эти показания изменятся, но изменятся они через какое-то время. Ведь вы не можете одновременно быть дома и на работе, весить 50 и 100 кг. Все это понятно, это здравый смысл.

В физике микромира же все по-другому.

Квантовая механика утверждает, а это уже подтверждено экспериментально, что любая элементарная частица может находиться одновременно не только в нескольких точках пространства, но также иметь в одно и то же время несколько состояний, например спин.

Все это не укладывается в голову, подрывает привычное представление о мире, старые законы физики, переворачивает мышление, можно смело сказать сводит с ума.

Так мы приходим к пониманию термина «суперпозиции» в квантовой механике.

Суперпозиция означает, что объект микромира может одновременно находиться в разных точках пространства, а также иметь несколько состояний одновременно. И это нормально для элементарных частиц. Таков закон микромира, каким бы странным и фантастическим он не казался.

Вы удивлены, но это только цветочки, самые необъяснимые чудеса, загадки и парадоксы квантовой физики еще впереди.

Коллапс волновой функции в физике простыми словами

Затем ученые решили выяснить и посмотреть более точно, реально ли электрон проходит через обе щели. Вдруг он проходит через одну щель, а затем каким-то образом разделяется и создает интерференционную картину, проходя через нее. Ну, мало ли. То есть нужно поставить какой-нибудь прибор возле щели, который бы точно зафиксировал прохождение электрона через нее. Сказано, сделано. Конечно, осуществить это сложно, нужен не прибор, а что-то другое, чтобы увидеть прохождение электрона. Но ученые сделали это.

Но в итоге результат ошеломил всех.

Как только мы начинаем смотреть, через какую щель проходит электрон, так он начинает вести себя не как волна, не как странное вещество, которое одновременно находится в разных точках пространства, а как обычная частица. То есть начинает проявлять конкретные свойства кванта: находится только в одном месте, проходит через одну щель, имеет одно значение спина. На экране появляется не интерференционная картина, а простой след напротив щели.

Но как такое возможно. Как будто электрон шутит, играет с нами. Сначала он ведет себя как волна, а затем, после того, как мы решили посмотреть прохождение его через щель, проявляет свойства твердой частицы и проходит только через одну щель. Но так оно и есть в микромире. Таковы законы квантовой физики.

Ученые увидели еще одно загадочное свойство элементарных частиц. Так появились в квантовой физике понятия неопределенность и коллапс волновой функции.

Когда электрон летит к щели, он находится в неопределенном состоянии или как мы сказали выше в суперпозиции. То есть ведет себя как волна, находится одновременно в разных точках пространства, имеет сразу два значения спина (у спина всего два значения). Если бы мы его не трогали, не пытались смотреть на него, не выясняли, где именно он находится, не измеряли бы значение его спина, он бы так и пролетел как волна одновременно через две щели, а значит, создал интерференционную картину. Его траекторию и параметры квантовая физика описывает с помощью волновой функции.

После того, как мы произвели измерение (а произвести измерение частицы микромира можно только взаимодействуя с ней, например, столкнуть с ней другую частицу), то происходит коллапс волновой функции.

То есть теперь электрон находится точно в каком-то одном месте пространства, имеет одно значение спина.

Можно сказать элементарная частица как призрак, она как бы есть, но одновременно ее нет в одном месте, и может с определенной вероятностью оказаться в любом месте в пределах описания волновой функции. Но как только мы начинаем с ней контактировать, она из призрачного объекта превращается в реальное осязаемое вещество, которое ведет себя как обычный, привычный для нас предмет классического мира.

«Вот это фантастика»- скажете вы. Конечно, но чудеса квантовой физики только начинаются. Самое невероятное еще впереди. Но давайте немного отдохнем от обилия информации и вернемся к квантовым приключениям в другой раз, в другой
статье. А пока поразмышляйте о том, что вы сегодня узнали. К чему могут привести такие чудеса? Ведь они окружают нас, это свойство нашего мира, хоть и на более глубоком уровне. А мы все еще думаем, что живем в скучном мире? Но выводы сделаем позже.

Я попытался рассказать об основах квантовой физики кратко и понятно.

Но если вы что-то не поняли, тогда посмотрите вот этот мультик про квантовую физику, про эксперимент с двумя щелями, там также все рассказывается понятным, простым языком.

Мультфильм про квантовую физику:

Или можно смотреть вот этот видео, все станет на свои места, квантовая физика ведь очень интересна.

Видео о квантовой физике:

И как вы раньше об этом не знали.

Современные открытия в квантовой физике меняют наш привычный материальный мир.

Источник

Физика для чайников что такое физика

Преподаватель выездных олимпиадных школ «Фоксфорда» и МФТИ. Преподаватель вечерней физико-технической школы при МФТИ.

Как вы пришли в профессию?

Сначала я планировал просто подрабатывать репетиторством на первых курсах университета. Последние три года учёбы в школе специально сохранял полезные учебные материалы — конспекты, тетради, пособия, — чтобы использовать в преподавании. А потом втянулся и выбрал карьеру педагога, несмотря на другие перспективы, которые даёт высшее образование МФТИ.

Какие качества ценны для педагога?

Лично я люблю учителей, которые не только понятно объясняют, но и устанавливают с ребёнком близкий контакт. Круто, если ты можешь поговорить с преподавателем на сторонние темы.

Конечно, без качественного владения дисциплиной и умения объяснять — никуда. Но если педагог становится ребёнку другом — для меня это критерий высшего пилотажа.

В чём главная сложность изучения физики?

Сложнее всего поверить, что физика — это просто. Многие школьники боятся физики как огня — а на самом деле физика гораздо легче, скажем, курса математики.

В физике легко проводить параллели и аналогии с реальной жизнью. Большинство законов интуитивно понятнее, чем сложные доказательства и теоремы в математике.

Физика — это просто. Всегда говорю ученикам: «Сейчас вы сами увидите, что всё гораздо проще, чем казалось».

Как физика может пригодиться в жизни тем, кто не поступает на физфак или мехмат?

Физика — везде. Она вокруг нас! Поэтому знания из школьного курса нужны всем — даже гуманитариям.

С помощью физики можно вычислить, сколько килограмм дров нужно, чтобы затопить печь в деревенском доме, или сварить походный обед в лесу в котелке. Физика объясняет, почему масло и вода не смешиваются, если добавить одно в другое, а остаются на двух уровнях.

Если дома нет весов, а они нужны, знания физики помогут соорудить простую конструкцию рычажных весов из бумаги, картона, бутылок и других подручных средств.

Когда ты разбавляешь чай холодной водой, чтобы поскорее остыл, — зная физику, сможешь вычислить, сколько именно налить воды для комфортной температуры. А ещё физика подскажет, за какое время закипит чайник определённой мощности.

Освоив курс физики, понимаешь, сколько хранятся те или иные продукты при разных температурах. Сколько градусов в холодильнике, а сколько в морозилке, и почему. И многое другое!

Помимо базового, в «Фоксфорде» я веду три курса экспериментальной физики. Там мы на каждом занятии ставим опыты. Это позволяет ребятам ещё лучше понять, что физика — и есть наша жизнь.

Чем занятия в онлайне отличаются от обычных?

До «Фоксфорда» я в основном преподавал очно. Но мне удалось быстро переключиться на формат дистанционки. Главное, как мне показалось, — это научиться общаться с учениками в чате. Если дети чувствуют, что ты общаешься и слышишь их, разница с очным занятием минимальна.

В онлайне немного труднее отследить, все ли ученики участвуют в уроке. Поэтому я привлекаю внимание к сложным темам и прямо говорю: «Так, сейчас все слушаем внимательно! Готовы?». Важно сконцентрировать внимание ребёнка на том, что ты объясняешь.

Иногда использую лайфхаки — вставляю в презентацию популярный у подростков мем, прыгаю на 360 градусов, показываю тенью собачку. Что угодно, что привлечёт внимание ребёнка и заставит формулу, которую мы проходим, врезаться в мозг.

Шрек вместо кубика и блоков

В целом онлайн-образование эффективней очного. Ты тратишь меньше времени, никуда не ездишь. Сидишь с комфортом дома, в удобных шортах и футболке. Учишь, что нужно именно тебе.

Есть ли минусы у домашнего образования?

На домашней форме обучения приходится уделять больше внимания социализации ребёнка. Если школьник осваивает программу на дому, он не взаимодействует с коллективом сверстников на ежедневной основе.

Но нехватку общения легко восполнить секциями, кружками по интересам, экскурсиями, детскими лагерями. Тогда ребёнок и получает качественное образование, и развивается в социальном плане.

Другой минус — трудности с концентрацией у младших подростков. Если в обычной школе их дисциплинирует формализованная обстановка, то на онлайн-уроке дети полностью расслабляются и легко отвлекаются. Допустим, в кадре пробежала кошка — всё, внимание переключилось.

Здесь помогает интерактив и подключение игровых элементов. Да и просто взросление — старшие классы уже легче фокусируются на теме онлайн-занятия.

Что делать, если физика не даётся ребёнку вообще?

Часто проблема не в ребёнке, а в подаче материала. Если педагог объясняет монотонно и занудно, а учебник написан заумным академическим языком — школьник, который и так убеждён в сложности предмета, никогда не подступится.

Поэтому важно найти преподавателя, который объясняет максимально доходчиво. Перед тем как ввести понятие или формулу, я станцую, покажу видео, нарисую картинку или приведу пример из жизни. Потом поясню суть простыми словами. И только после этого назову термин.

Ещё одна причина, почему с физикой возникают проблемы, — многое в курсе физики из государственной программы завязано на математике. Например, необходимо делать вычисления или выражать из одного другое.

В обычной школе физика идёт вперёд математики — бывает, что тема, которая уже изучается в курсе физики, основывается на теме из математики, которую дети не проходили. В таком случае стоит либо менять школу, либо подтягивать математику отдельно.

В чём секрет успешного освоения курса физики?

Простая, но эффективная стратегия заключается в повторении материала. Это 70% успеха — особенно на уровне старших классов.

Даже если ты усвоил на занятии абсолютно всё, материал без повторения выветрится к следующему уроку. Одно дело — понять, что тебе сказали простыми словами. Другое — применить новые знания в домашней работе. Бывает, что на уроке понял объяснения, а потом смотришь на задачу и не понимаешь, что происходит.

Нужно перечитывать учебник и конспекты после занятия, полностью выполнять домашнее задание, пробовать дополнительные упражнения. Тогда информация уложится в голове. А главное, научишься применять знания на практике.

Стоит ли сдавать физику на ОГЭ?

Я не рекомендую сдавать физику в девятом классе. В экзамен нынешнего формата включены темы, которые проходят только в 10 и 11 классах. Девятиклассникам их преподают очень быстро, поверхностно и в укороченном варианте, чтобы те могли хоть как-то написать ОГЭ, а в следующие два года разбирают подробно.

Например, магнетизм — сложная для изучения тема. Тяжело представить, что происходит на уровне электронов, куда они летят и зачем. Девятикласснику будет сложно осваивать такие темы самостоятельно. А школьной программы совершенно недостаточно.

Чтобы успешно сдать ОГЭ по физике, нужно быть готовым самому разбирать темы старших классов, либо заниматься с репетитором. Решайте тесты и помните, что часть знаний в школе не дадут вообще. Важно рассчитывать силы.

Ещё лайфхак — смотреть передачу «Галилео», чтобы легко решать задачи на применение и знание физики в жизни.

Как подготовиться к ЕГЭ по физике?

Сначала определитесь с целью. Если ребёнку требуется только сдать государственный экзамен — это одно. А если хочется реально понимать физику, то необходима иная стратегия подготовки.

В первом случае — монотонно решайте тесты. Если задача состоит в том, чтобы сдать экзамен и забыть про физику, то такой подход сохранит силы и энергию.

Во втором случае — метьте на олимпиады. Фишка в том, что олимпиадные задачи по физике — это в большинстве случаев сложные задачи по школьному курсу. Для написания олимпиад по физике не требуются дополнительные знания. Скорее, нужно научиться видеть альтернативные подходы и методы решений.

Если хотите по-настоящему понимать физику, фокусируйтесь на олимпиадных задачах и участвуйте в конкурсах. А за решение непосредственно тестов ЕГЭ можно взяться гораздо позже.

Даже если вы ничего не займёте на олимпиаде — сам факт участия и подготовки даст огромную базу. Структура ЕГЭ и задачи госэкзамена покажутся легче. Я рекомендую начинать участвовать в интеллектуальных конкурсах уже с седьмого класса. Это развивает голову во всех направлениях.

В каких олимпиадах обязательно нужно принять участие?

Проще всего подготовиться к Физтеху. Как правило, там адекватно сформулированы задания. Ещё есть «Ломоносов», «Покори Воробьёвы горы!», школьный этап Всеросса.

Из олимпиад на любителя — МОШ (Московская олимпиада школьников). Основная сложность там заключается в формулировке заданий.

Когда я участвовал в олимпиадах, для меня было кайфом разобраться в заковыристом условии и понять суть задачи. Но если не готовы, лучше начать с конкурсов попроще.

Что посоветуете школьнику для поступления в престижные технические вузы и специальности, связанные с физикой?

Как можно больше учиться самому. Курсы и репетиторы — это хорошо. Но чем регулярнее ты занимаешься самостоятельно, тем больших высот достигнешь. В конце концов, всё зависит от тебя. Поступить на бюджет в престижный вуз — реально как с подготовкой под руководством профессионалов, так и без.

Рекомендую использовать все возможности вокруг. Просите дополнительные задания у учителя. Участвуйте в олимпиадах. Занимайтесь по бесплатным ресурсам в интернете. Смотрите тематические видео на Youtube.

Ещё советую попробовать поступить в сильный физмат-лицей после восьмого или девятого класса — это колоссальный опыт, который полностью меняет человека. В лицеях учителя знают каждого ребёнка. Это большая и дружная семья. Ты каждый день варишься в коллективе интеллектуально развитых людей и быстро растёшь.

Чем вы увлекаетесь?

Со школы занимаюсь футболом, баскетболом, волейболом, плаванием. Играл в сборной МФТИ по футболу. Сейчас учусь в магистратуре, капитан факультетской команды. Прошёл школу вожатых — учу подопечных «вожатить». Играю на гитаре — научился по роликам в интернете. Даже пишу свои песни, но в публичный доступ не выкладываю.

Сейчас читаю Ричарда Фейнмана «Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!». Крутые рассказы о жизни известного и талантливого физика. Написано простым языком — поэтому доступно не только специалистам, но и массовому читателю.

Люблю сериалы — например, «Ходячие мертвецы» и «Остаться в живых».

Что пожелаете ученикам «Фоксфорда»?

Как можно больше пробуйте, пока учитесь в школе, и ищите своё.

Не бойтесь отказываться от желаний, навязанных социумом. Если родители отправили вас учить то, чего вы не хотите, — найдите смелость напрямую поговорить с ними и рассказать о настоящих желаниях.

У нас вы сможете учиться в удобном темпе, делать упор на любимые предметы и общаться со сверстниками по всему миру.

Попробовать бесплатно

Интересное по рубрике

Найдите необходимую статью по тегам

Подпишитесь на нашу рассылку

Мы в инстаграм

Домашняя онлайн-школа
Помогаем ученикам 5–11 классов получать качественные знания в любой точке мира, совмещать учёбу со спортом и творчеством

Посмотреть

Рекомендуем прочитать

Реальный опыт семейного обучения

Звонок по России бесплатный

Посмотреть на карте

Если вы не нашли ответ на свой вопрос на нашем сайте, включая раздел «Вопросы и ответы», закажите обратный звонок. Мы скоро свяжемся с вами.

Источник