Елементи історизму як засіб обґрунтування нових знань
Використання елементів історизму при розв’язуванні задач
Використання елементів історизму при узагальненні знань
До історії кінематики
До історії законів динаміки Ньютона
До історії закону всесвітнього тяжіння
До історії принципу відносності
Формування поняття сили
До історії закону збереження кількості руху
До історії закону збереження енергії
Навигация
Формування поняття сили
Історія навчання фізики
99892
знака
0
таблиц
3
изображения
2.6. Формування поняття сили
Початок фізики ми ведемо із Стародавньої Греції. Тут і перші витоки поняття сили. У древніх сили природи – це те, що обумовлює явища природи і керує ними. Сила трактувалась як схильність тіла до певних дій, властива йому природна риса. Природа наділила цими властивостями всі тіла. Оскільки будь-яке тіло Всесвіту наділене силою, то завжди передбачуваний характер її дії, її поведінки. Тут доречною є аналогія: тіло – віз, сила – кінь. Куди піде кінь, туди буде рухатись віз. Це дуже загальний погляд, який не має фізичної конкретизації. Він зберігався до епохи Відродження.
Вперше конкретизував поняття сили Галілей: в механічному русі сила є причиною прискорення тіла. Він розумів, що всяке тіло, яке не взаємодіє з іншими тілами, повинно рухатись рівномірно і прямолінійно. Сила – дія на дане тіло якої-небудь причини, що викликає зміну швидкості тіла. Приклад – прискорення тіла під час вільного падіння. Галілей пише: ” Тяжіння є постійно діюча сила і, отже, викликає в кожний рівний інтервал часу рівне перетворення швидкості, і рух стає рівномірно прискореним.”
Французький філософ і математик Р.Декарт (1596 – 1650) – основоположник оригінального напряму в філософії і фізиці, найбільш популярний вчений XVII ст.. розвинув принципово нові уявлення.
За Декартом, Всесвіт заповнений рухомою матерією. Всі явища природи обумовлені різними формами руху матерії. Сила виникає лише при співударі тіл. Не існує ніяких сил, крім сили удару при зіткненні тіл.
Ці уявлення були зруйновані Ньютоном. В “Математичних началах натуральної філософії” він розвиває і уточнює думку Галілея. Сила, по Ньютону, - причина зміни кількості руху тіла. Другий закон динаміки в формулюванні Ньютона дає чітке механічне трактування поняття сили: сила є дія на тіло якої-небудь причини, яка викликає зміну кількості руху тіла; при цьому збільшення чи зменшення кількості руху пропорційне силі. Причиною зміни кількості руху тіла може бути поштовх, удар. Тоді сила виникає при зіткненні тіл. Однак на противагу думці Декарта, Ньютон стверджував, що сила може виникнути і втому випадку, коли тіла віддалені одне від одного. Так діють сила тяжіння, електрична сила, магнітна сила. Важливо підкреслити наступне. У Ньютона поняття сили вперше отримує кількісне означення: силу можна виміряти по зміні кількості руху. В окремому випадку, якщо маса тіла залишається незмінною, сила змінюється по прискоренню, якого набуває тіло.
Другий закон Ньютона розкриває ще одну грань поняття сили: сила може бути не лише причиною, але і наслідком зміни кількості руху. Наприклад, у випадку падіння електромагнітного випромінювання на перешкоду остання відчуває дію сили тиску. Тиск електромагнітного випромінювання є наслідком зміни імпульсу фотонів. Аналогічно тиск газу на стінки посудини є наслідком зміни імпульсів молекул газу при зіткненні зі стінками. Але це стало зрозумілим лише тепер.
В сер. XIX ст. поняття “сила” і “енергія” не розрізнялись. Закон збереження енергії спочатку формулювався, як закон збереження сили. Класична праця Гельмгольца, наприклад, в якій закон збереження енергії отримав кількісний вираз, називалась “Про збереження сили”.
Багатогранність поняття сили обумовила неоднозначність його тлумачення. В історії формування цього поняття мала місце тенденція зовсім виключити його з лексикону фізики. Так, наприклад, наприкінці XIX ст. Кірхгоф в “Лекціях по теоретичній фізиці” писав:
“Механіка, на нашу думку, повинна черпати означення понять, з якими вона оперує, з одного лише руху. Звідси випливає, що після введення системи сил замість простих сил, механіка не може дати точне визначення поняття сили.”
Генріх Герц перед смертю опублікував книгу “Принципи механіки”, в якій показав можливість побудови механіки на основі трьох понять: простору, часу та маси. Дію сил між тілами А і В на відстані Герц зводив до процесів механічного руху в середовищі, що заповнює простір між тілами. У вакуумі – це ефір, який, за Герцом, має характер суто механічної системи.
Розвиток фізики показав обмеженість таких уявлень. Сучасна фізика як до складного поняття, зміст якого неможливо внести в одне означення. Поряд з механічними силами існують електромагнітні і ядерні сили. Їх не можна зводити одну до одної. Кожний клас сил має свої особливості. Сучасна фізика виділяє клас фундаментальних сил природи – силу тяжіння, силу Лоренца, кулонівську силу. Сили тертя, пружності, поверхневого натягу, аеродинамічні сили і ін. розглядаються як складна гра фундаментальних сил.
Поряд з поняттям сили в сучасній фізиці широко використовується поняття взаємодії. Прийнята така класифікація взаємодій: гравітаційні, електромагнітні, слабкі і сильні.
Коли мова йде про силу як причину чи наслідок зміни імпульсу тіла, завжди має місце взаємодія даного тіла з ін. тілами. Електричні і магнітні сили – наслідок взаємодії заряджених тіл. Сила зовнішнього 9 сухого 0 тертя виникає під час відносного переміщення стичних тіл. Сила пружності виникає при деформаціях, а останні завжди є результатом взаємодії і т.д.
Потрібно пов’язувати, а не ототожнювати поняття сили і взаємодії. Останнє ширше, ніж поняття сили.
Хоча фізика оперує поняттям “ядерні сили”, але в цьому випадку мова йде просто про “жаргон”. Не слід уявляти, що ядерна сила надає протону або нейтрону прискорення, що ядерна сила – вектор і т.д. Говорячи про ядерні сили, фізики мають на увазі взаємодії протонів і нейтронів. Ці взаємодії різноманітні. Головне в тому, що взаємодії можуть призводити до перетворень частинок.
В курсах фізики за історичною традицією зберігаються поняття електрорушійної сили, сили струму і сили світла. Необхідно пояснити учням, що фізичним поняттям властива своєрідна інертність. Іноді сенс поняття змінюється в процесі розвитку науки, але слова залишаються. Поняття е.р.с. з’явилося в той час, коли не була відома природа електричного струму, коли електричні явища хотіли звести до механічних процесів. Тепер ми знаємо, що е.р.с. зовсім не є силою, однак по інерції це поняття залишилося в лексиконі фізики. Те ж саме можна сказати про поняття сили струму і сили світла.
Похожие работы
... освіта у гуманістичній парадигмі: Матеріали Всеукр. наук.-практ. конф. – Керч: РВВ КДМТУ, 2007. – С. 76 – 78. АНОТАЦІЯ Мєняйлов С.М. Методичні засади контролю пізнавальної діяльності студентів вищих технічних навчальних закладів із загальної фізики. – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата педагогічних наук за спеціальністю 13.00.02 – теорія і методика навчання (фізика). ...
... впровадження сучасних інформаційних технологій, що забезпечують подальше вдосконалення навчально-виховного процесу, доступність та ефективність освіти, підготовку молодого покоління до життєдіяльності в сучасному комп’ютеризованому суспільстві [41]. Упровадження сучасних інформаційних технологій навчання розкриває широкі можливості щодо суттєвого зменшення навчального навантаження і, водночас, і ...
... ставити перед учнями складні проблеми, але і незамітно допомагати їм знайти „самостійно” рішення цих проблем. Успіх на кожному уроці є стимулом до подальшого навчання. Навчання повинно бути складним, але обов’язково переможним для всіх учнів. Принцип обов’язкової успішності процеса навчання для всіх учнів може здатися протирічним системі освітніх стандартів, які вводять у школі. Але це протирі ...
... експериментально довели, що розсіяний рентгенівський фотон і електрон віддачі з'являються одночасно. Розділ 2 Вивчення фундаментальних дослідів з квантової оптики в профільних класах 2.1 Досліди, що послужили основою виникнення хвильової теорії світла Оптика є, ймовірно, тим розділом фізики, в якому вперше були проведені вимірювання. В III ст. до н.е. Евклід вже знав закони видбивання ...
0 комментариев