Методика Ривина
учебно-методический материал

      Для того чтобы точно определить значение физической величины, необходимы средства, которыми можно их измерять. Такими средствами измерения не только в физике, но и в повседневной жизни являются измерительные приборы. Измерительные приборы служат для измерения таких физических величин, как температура, время, масса. Для определенной физической величины есть свой прибор, которым ее можно измерить. Измеряя физическую величину, мы сравниваем полученный результат с однородной физической величиной, принятой за эталон (образец). Если мы измеряем длину стороны тетради, то сравниваем ее с длиной отрезка, принятого за единицу, например за 1 сантиметр (см), и смотрим, сколько таких отрезков уложится на стороне тетради.
      Большинство измерительных приборов имеет шкалу, на которую при помощи штрихов нанесены деления. Рядом с делениями расположены числа, а на самом приборе указаны единицы физической величины, например на линейке это сантиметры (см). Деления и числа образуют шкалу прибора (рис. 16).

      Для того чтобы точно определять по прибору значения физических величин, надо знать цену деления измерительного прибора. Цена деления — это значение наименьшего деления шкалы прибора. Чтобы определить цену деления любого прибора, необходимо разность двух соседних значений физических величин, указанных на приборе, разделить на число делений между ними. Например, чтобы определить цену деления шкалы линейки, показанной на рисунке 17, необходимо взять два соседних значения, например 1 см и 2 см, вычесть из большего значения меньшее и разделить на число маленьких делений между ними, которое равно 10:

 (2 см – 1 см)/10 = 0,1 см.

      Произведя вычисления, мы узнаем, что цена деления шкалы прибора равна 0,1 см. На линейке значения физических величин указаны в сантиметрах (см). Следовательно, цена деления шкалы получается равной 0,1 см, или одному миллиметру (1 мм).
     

Механическое движение.

      Представь себе, что ты сидишь в лодке, которая плывет по течению реки. Если закрыть глаза, то нельзя определить, движется ли лодка относительно берега или стоит на месте.
      Почему так происходит? Потому, что, закрыв глаза, ты не видишь, перемещается ли лодка относительно неподвижных объектов, расположенных на берегу. Для того чтобы это определить, необходимо выбрать на берегу неподвижное тело, например дерево, и понаблюдать, перемещается ли лодка относительно этого тела (рис. 20). Неподвижное тело (дерево), относительно которого наблюдается движение другого тела (лодки), называется телом отсчета.

 Значит, чтобы понять, движется тело или нет, надо выбрать тело отсчета и посмотреть, меняется ли положение рассматриваемого тела относительно тела отсчета.

      Процесс изменения положения тела относительно тела отсчета называется механическим движением.
      Одной из физических величин, которая характеризует механическое движение, является скорость. Скорость — физическая величина, характеризующая быстроту перемещения одного тела относительно другого тела (тела отсчета). Единицей скорости в физике является метр в секунду (м/с). Однако в жизни чаще используется другая единица — километр в час (км/ч).
      

Строение вещества.

   Все физические тела состоят из мельчайших частиц вещества, которые называются молекулами. Мельчайшей частицей сахара является молекула сахара, мельчайшей частицей воды — молекула воды и т. д. Молекула очень маленькая частица, ее можно разглядеть только в микроскоп (прибор, который многократно увеличивает).
      Молекулы, в свою очередь, состоят из еще более мелких частиц — атомов. Учеными установлено, что атомы состоят из еще более мелких частиц, которые продолжают изучаться.
      Между молекулами существуют силы взаимного притяжения, которые действуют на расстоянии, равном диаметру самой молекулы. Если бы этих сил не было, то предметы не сохраняли бы свою форму, а рассыпались. Если внести в класс открытый флакон с духами, то через некоторое время запах духов распространится по всему классу. Это доказывает, что молекулы беспорядочно движутся во всех направлениях и молекулы одного вещества способны проникать между молекулами другого вещества. Такое явление называется диффузией.
      Если сжать резиновый мяч, то мы уменьшим его объем. Это значит, что между молекулами есть некоторое расстояние, которое можно уменьшить путем сжатия. Газы обладают большей сжимаемостью, чем жидкости и твердые тела. При нагревании и охлаждении физических тел также происходит изменение их объемов.

Сила тяжести.

 Камень, брошенный в горизонтальном направлении, упадет на поверхность Земли. Мяч, брошенный вверх, через некоторое время тоже упадет на поверхность Земли. Подпрыгнувший человек вскоре вновь окажется на земле. У всех этих явлений одна и та же причина — притяжение Земли. Эта сила не только притягивает деревья, дома, людей и все, что находится на поверхности Земли, но и действует на такое большое тело, как Луна.  Атмосфера Земли не улетучивается в космическое пространство, а остается вблизи ее поверхности тоже в результате действия силы тяжести.
      Сила тяжести, действующая на тело, уменьшается с увеличением высоты над Землей. Чем дальше тело находится от Земли, тем слабее она его притягивает. Благодаря этому космические спутники различного назначения могут находиться на околоземной орбите долгое время. Но для того, чтобы преодолеть силу притяжения Земли и вывести в космос небольшой спутник, приходится строить мощные космические ракеты.
      Земной шар немного сплюснут, поэтому тела, находящиеся у полюса, расположены ближе к центру Земли. Поэтому сила тяжести, действующая на тело, больше на полюсе, чем на экваторе. По этой же причине сила тяжести на вершине горы меньше, чем у ее подножия.
      Сила тяжести зависит от массы тела. Чем больше масса тела, тем больше сила тяжести, действующая на него. Сила притяжения Земли называется силой тяжести.

      Ты уже знаешь, что, изменяя площадь взаимодействующих поверхностей, мы изменяем и давление. При увеличении площади давление уменьшается, при уменьшении площади давление увеличивается. Эта закономерность широко применяется в повседневной работе, в механизмах и инструментах.
      Инструмент для резки различных материалов всегда остро затачивают для того, чтобы уменьшить площадь режущей части и тем самым увеличить давление. Таким инструментом легче работать. Остро заточенный нож лучше режет, чем тупой. Острое шило и иголка лучше прокалывают материал.
      Тонкое жало, которое имеют такие насекомые, как оса, пчела или комар, оказывает на кожу давление, равное десяткам тонн на один квадратный сантиметр! Чтобы получить такое давление для промышленных целей, ученые конструируют очень сложные установки.
      Во многих случаях необходимо уменьшить давление на поверхность, например для увеличения проходимости самоходной техники. Многотонные вездеходы, оснащенные широкими колесами (рис. 91) или гусеницами (рис. 92), способны ездить по пустыням, болотистой местности, где проваливаются и буксуют легковые автомобили с узкими колесами. Тракторы и танки, оснащенные гусеницами, способны проехать там, где тяжело пройти человеку. Для уменьшения давления на грунт, на заднюю ось грузовых автомобилей устанавливаются сдвоенные колеса.

      Для передвижения по очень глубокому снегу используют широкие лыжи. Если снег глубокий и рыхлый, то пользуются снегоступами (рис. 93), которые могут пригодиться и для передвижения по болотистой местности.

  Людей с глубокой древности интересовал подводный мир и его обитатели. Но даже опытные ныряльщики не могли продержаться под водой более двух минут без специальных приспособлений. Для увеличения времени пребывания под водой ученые изобретали различные устройства. Для дыхания под водой использовали дыхательные трубки, кожаные мешки, наполненные воздухом, и специальные водолазные колокола, в верхней части которых при погружении скапливался воздух, которым можно было дышать (рис. 111). При использовании дыхательных трубок, выступающих над водой, глубина погружения не может превышать 1,5 м, так как при большей глубине из-за давления воды у человека не хватает сил, чтобы увеличить объем грудной клетки и вдохнуть свежего воздуха.

  Мы уже выяснили, что в жидкостях с увеличением глубины давление возрастает. На одной и той же глубине давление везде одинаково. Особенно больших значений давление достигает на дне морей и океанов. Например, в Марианской впадине (находится в западной части Тихого океана; максимальная глубина равна 11 022 м), самой глубокой части Мирового океана, на глубине 10 км давление достигает 100 миллионов паскалей.
      Для сравнения: колеса железнодорожного вагона оказывают давление на рельсы примерно в 3 миллиона паскалей, т. е. в 33 раза меньше. На такие глубины способны спускаться только специальные аппараты, имеющие очень толстые стенки. Даже самые современные подводные лодки способны погружаться только на глубину 400 м. Но и на таких глубинах при огромном давлении и полном отсутствии света существует жизнь. Здесь обитают различные иглокожие, ракообразные, моллюски, черви, а также глубоководные рыбы (рис. 109). Опускаться на большие глубины без специального жесткого водолазного скафандра человек не может. В самом современном водолазном скафандре (рис. 110) можно погрузиться только на глубину 350 м.

      Любое движущееся тело из-за инерции останавливается не сразу. Об этом нужно помнить. Например, необходимо помнить, что автомобиль, который ехал на большой скорости и резко начал торможение, будет продолжать движение по инерции еще некоторое время, даже если его колеса не будут вращаться. Поэтому нельзя перебегать дорогу перед едущим и даже тормозящим автомобилем.
      Стоя на эскалаторе в метро, нужно всегда держаться за поручень, потому что при резкой остановке эскалатора ноги, удерживаемые на ступеньках эскалатора силой трения, остановятся вместе с ним, а туловище будет продолжать по инерции движение вперед. При начале движения эскалатора ноги, стоящие на ступеньке, уже начнут движение, а туловище резко отклонится назад, так как туловище по инерции будет еще некоторое время находиться в состоянии покоя. При резком торможении и остановке автобуса, электрички, троллейбуса некоторое время тело по инерции будет продолжать движение вперед, а при торможении — назад. Поэтому в транспорте нужно держаться за поручни.
      Знания об инерции помогают и при отладке различных инструментов. Для того чтобы получше насадить молоток на рукоятку, необходимо резко ударить концом рукоятки о твердый и прочный предмет (рис. 50). В момент удара о поверхность рукоятка остановится, а сам молоток еще будет некоторое время продолжать движение по инерции и насадится глубже на рукоятку. Таким способом можно глубже насадить лопату, грабли на деревянный черенок, а топор на топорище.

  В автомобиле также необходимо помнить об инерции и пристегиваться ремнем, ведь в случае резкого торможения можно удариться о руль или лобовое стекло. Помнить об инерции необходимо и при выполнении спортивных упражнений. При приземлении во время прыжка с высоты нужно подгибать ноги в коленях, чтобы ноги пружинили за счет работы мышц. При приземлении с прямыми ногами можно повредить суставы или даже сломать кости ног.