Основные законы физики
Когда возникло слово «физика», оно обозначало все, что связано с естествознанием (на греческом «физис» значит природа). С течением времени задачи этой науки изменились – основные законы физики действительны, к примеру, только для тел, сохраняющих свой химический состав и свойства. Однако, несмотря на эту ограниченность, физика обладает бесчисленным множеством законов, принципов, теорий.
Существуют различные способы установления физических законов. Рассмотрим некоторые из них, те, что могут быть замечены в обычной жизни. Все это вовсе не матрица, а физика!
Шпилька против лыж
Представим ситуацию: у нас есть сугроб. С одной стороны стоит девушка на лыжах, с другой – в туфельках на шпильке. Через сугроб нужно перейти. Кто провалится?
Человеку, хотя бы немного знакомому с лыжами, ясно – сугроб преодолеет первая девушка. И не так важно, есть ли на ней рюкзак или сколько она весит. Почему?
Ответ очевиден любому, кто хоть раз слышал о давлении. Не о моральном, а о физическом. В механике оно обозначается буквой p и выражается формулой p=F/S. Простой анализ расставит все на свои места. Давление обратно пропорционально площади поверхности. То есть когда девушка стоит на лыжах, она покрывает многократно большую площадь, чем та, что на шпильках. Более того, для движения на лыжах не нужно поднимать одну ногу и тем самым уменьшать эту величину. А при использовании обычной обуви человеку приходится шагать, уменьшая тем самым поверхность в два раза и во столько же увеличивая создаваемое давление… Вот такие они, основные законы физики…
О капле
А теперь шутки в сторону, поговорим о вещах посерьезнее. А именно – почему капли жидкости не растекаются дальше? Ведь они могут же расшириться на широкую, но бесконечно тонкую пленку. А это же не происходит.
Ответ таков: капля этого не хочет. Ее цель противоположна – собраться в шар и тем самым минимизировать площадь поверхности. Это возникает из-за различий поверхностной энергии внутри капли и снаружи. А принять желаемую форму капля не может вследствие действия на нее той самой силы тяжести. Это несложно проверить, положив что-нибудь легкое на каплю. По достижении какой-либо величины взаимное компенсирование сил нарушится, и капля все же растечется.
Диффузия
Жидкости могут смешиваться. А могут ли твердые тела? То есть можно ли смешать золото и серебро, не расплавляя их.
Да, можно. Только вы этого можете уже не застать. Как и я. Диффузии, то есть взаимному проникновению частиц одного вещества в промежутки между молекулами другого, подвержены все вещества в любых агрегатных состояниях: и газы, и жидкости, и твердые тела. Только длительность выполнения «задачи» будет разная. У твердых тел она наибольшая. Это несложно доказать физически. Твердые тела имеют кристаллические решетки, которые удерживают каждую молекулу на своем месте. И расположены молекулы очень близко друг к другу. Именно эти свойства замедляют явление диффузии. Впрочем, можно ускорить процесс внешними методами – например, повысить температуру, что сделает тепловое движение интенсивнее.
Таким образом, физика – она вокруг нас. Основные законы физики определяют поведение предметов. Зная их, можно предугадать, что может происходить, и совершенно по-другому смотреть на окружающий нас мир.