Fizyka jako nauka przyrodnicza

Metody badawcze stosowane w fizyce i język fizyki Fizyka jest nauką przyrodniczą badającą właściwości materii oraz zachodzące w niej zjawiska. Ucząc się fizyki i poznając jej prawa, będziemy pełnić rolę badacza poszukującego odpowiedzi na pytania dotyczące zjawisk obserwowanych w przyrodzie np. jak powstaje burza. Zapoznamy się z nowymi pojęciami i nazwami używanymi w fizyce.

Podstawą badań przyrodniczych są obserwacje i doświadczenia (eksperymenty). Dokonując obserwacji i wykonując doświadczenia będziemy na nowo odkrywać prawa sformułowane wcześniej przez fizyków. Wykonując doświadczenia, będziemy wykorzystywać przedmioty, które fizycy nazywają ciałami fizycznymi. Ciałem fizycznym jest więc piłka, której ruch obserwujemy, gumka którą rozciągasz związując włosy, woda, której temperaturę mierzysz, a także każda badana istota żywa. Z ciałem nierozerwalnie wiąże się pojęcie substancji. Substancja to materiał, z którego ciało jest zbudowane.

Mierząc temperaturę, odczytując godzinę, mierząc długość ławki, dokonujemy pomiaru fizycznego. Od najdawniejszych czasów człowiek dokonywał najróżniejszych pomiarów. Mierząc, w istocie dokonuje się porównania z jakąś ustaloną wielkością, zwaną jednostką miary. Badając ciało fizyczne, mierzymy jego objętość, temperaturę, masę itp. Te dające się wyrazić w sposób ilościowy cechy ciał lub zjawiska nazywa się wielkościami fizycznymi. Wielkość fizyczna (np. długość) może przyjmować różne wartości. Aby podać te wartości używa się odpowiednich jednostek (metrów, centymetrów itp..). Wielkość fizyczna może być zatem zmierzona, a jej wartość wyrażona za pomocą liczby i jednostki. W fizyce przyjęto za podstawową jednostkę długości – 1m, czasu – 1s, masy – 1kg. Te i inne jednostki wielkości fizycznych stanowią układ jednostek tzw. Układ SI (tabela Układu SI znajduje się na str. 157 naszego podręcznika). Jednostkę danej wielkości zapisuje się następując: [l]=m, gdzie l – długość, [m]=kg, gdzie m- masa, [t]=s, gdzie t- czas. Musimy pamiętać, że dokonując pomiaru wielkości fizycznej, jej wartość określamy zawsze z pewną ograniczoną dokładnością. Mówimy, że dany pomiar cechuje niepewność pomiarowa. Jest ona zależna m.in. od sposobu pomiaru i użytego przyrządu. Dokładność pomiaru możemy zwiększyć, wykonując go wielokrotnie i obliczając wartość średnią z jego wyników. Taki wyniki należy zaokrąglić do dwóch lub trzech cyfr znaczących. Cyfry znaczące oznaczają dokładność, z jaką chcemy podać wynik.

Procesy fizyczne, chemiczne, biologiczne Obserwując otaczający świat, dostrzegamy, że przyroda ulega ustawicznym zmianom. Panta rhei (czyt.: panta rei)- mawiali starożytni Grecy, co oznacza „wszystko płynie”. Widzimy ruch zwierząt, ludzi, samochodów. Zauważamy że płynie rzeka, rośniesz ty, twoje włosy i kwiaty. Obserwujemy różne zjawiska. Przebieg powiązanych ze sobą następujących po sobie zjawisk nazywa się procesem. procesy: biologiczne chemiczne fizyczne oddychanie utlenianie topnienie wzrost wyładowanie elektryczne trawienie Doświadczenia: Weź do ręki gumową piłeczkę i wypuść ją. Przepiłuj piłką kawałek metalu. Dotknij go. Przygotuj kawałek plasteliny. Uformuj z niej kulkę, a następnie wypuść z ręki.

Doświadczenia z poprzedniego slajdu umożliwiły nam obserwowanie różnych zjawisk i procesów fizycznych. Wiemy już, że przy przeprowadzeniu jednego doświadczenia możemy zaobserwować kilka różnych zjawisk fizycznych. Różne procesy w przyrodzie występują we wzajemnej zależności. Charakteryzuje je zmienność i różnorodność. Znajomość fizyki i jej praw warunkuje rozwój techniki i cywilizacji. Postęp niesie niestety ze sobą wiele niebezpieczeństw. Efekty badań fizycznych, wykorzystywane przez człowieka w sposób bezmyślny, mogą prowadzić do zniszczenia środowiska. Równocześnie ta sam fizyka, dzięki znajomości praw przyrody, pozwala ją chronić i dostarcza informacji, jak z nią współżyć, aby jej nie zniszczyć. Miejsce człowieka w przyrodzie jest wyjątkowe. Jest on jej częścią i jednocześnie potrafi ją sobie podporządkować. Jednak tylko umiejętne korzystanie z dobrodziejstw przyrody może zagwarantować człowiekowi przetrwanie. Jeżeli zginie przyroda – człowiek zginie wraz z nią. Nauka, która szuka sposobów, żeby temu zapobiec i bada wzajemne oddziaływania żywych organizmów oraz ich powiązania ze środowiskiem, nazywa się ekologią. Zastanów się jak Ty możesz codziennie chronić przyrodę.