Я познаю мир. Естествознание
Шрифт:
Что такое физика?
Физики знают или, по крайней мере, делают вид, что знают, какая сила поднимает в воздух самолет; как парусный корабль может плыть против ветра; почему надо согнуть кисть, прежде чем запустить «летающую тарелку»; откуда берутся полярные сияния; как возникает радуга; что заставляет летать ракеты; как работает телевизор и другие загадочные вещи. Однако, в сущности, человек, как и прежде, живет в окружении таинственных сил. Загадочность мира нисколько не уменьшилась, наоборот...
Физиков интересует все, что занимает какое–то место и имеет вес.
Как работает голова ученого?
Наука изменяет мир, в котором мы живем. Несколько лет назад мы звонили друг другу, поворачивая диск телефона, а те, кто родился сегодня, скорее всего будут не глядя нажимать на кнопки. Каждый год человек начинает пользоваться предметами, о существовании которых он не догадывался, привыкает к ним за пару дней и вскоре уже не может представить себе, как он жил, когда не было этих привычных удобств.
Каждый год приносит больше открытий, чем несколько предыдущих. Мир развивается все быстрее. За последние сто лет произошел мощный научный прорыв. Наша жизнь оставляет мало времени для раздумий о том, как развивается наука, что приносят нам те или иные открытия. Не будешь же, в самом деле, думать об этом по дороге в школу, тем более, домой.
Что ты делаешь, когда сталкиваешься с чем–то непонятным, но хочешь разобраться? Скорее всего, ты найдешь человека, который может тебе все объяснить. Мы доверяем мнению взрослых, родителей, тем, кто знает больше нас. Люди прошлого также искали ответов на свои вопросы у знающих людей, которые пользовались у них авторитетом.
Основываясь на наших знаниях, можно сделать какой–то вывод. Это называется умозаключением. Я делаю умозаключение, что ты человек, потому что ты читаешь, а, насколько мне известно, читать умеют только люди – вот пример умозаключения. Когда для того, чтобы сделать выводы, не хватает данных, мы широко открываем глаза и снова смотрим на то, что нас окружает. Мы наблюдаем.
Как и всякая другая естественная наука, физика осуществляет несбыточную мечту ученых найти ответы на все вопросы. Науки устроены похоже. Вначале человек задает вопрос. Это самый важный этап. От того, как и о чем ты думаешь, напрямую зависит ответ. Потом человек находит несколько возможных ответов, то есть выдвигает гипотезы. Чтобы решить, какая гипотеза выглядит правдоподобнее других, человек ставит опыты, другими словами, проводит эксперимент. Если эксперимент подтверждает одну из гипотез, она становится теорией, то есть более или менее доказанным научным объяснением каких–то событий.
Как измерить все на свете?
Физики, как никто, любят точность и любят измерять. Для измерения различных явлений используются различные величины. Время мы меряем в секундах, минутах, часах, днях и так далее; расстояние – в миллиметрах, метрах, километрах; скорость – в метрах в секунду, или, например, в километрах в час; массу – в килограммах.
Можно измерить длину крокодила в мобильных телефонах
Ты весишь столько же, сколько три собаки, или десять кошек, или сто тридцать мышек или пять тысяч жуков. Можно измерить длину коридора в спичечных коробках или
Каков смысл фразы: «Рост Пети сто тридцать сантиметров»? Это значит, что тот, кто говорит эту фразу, и тот, кто ее слушает, знают, что такое сантиметр. Мы не знаем Петю и, тем более, не знаем его рост. Но все мы видели сантиметр, поэтому нам понятно, насколько высок этот загадочный Петя.
Для того чтобы измерять что–то неизвестное, мы должны узнать, сколько известных нам единиц, например сантиметров, укладывается в этом неизвестном (например Петином росте).
Чтобы понимать друг друга, ученые используют одни и те же единицы для измерения различных величин.
Что такое сила?
Кажется, на тропинке что–то лежит. Может быть, монетка, может быть, желудь или пуговица. Ты захотел поднять это и рассмотреть находку получше. Неожиданно прямо из–под ладони этот предмет начал двигаться прочь. Может ли так быть? Никаких ниток от него не тянется, и землетрясения нет. Значит, так быть не может.
Мы знаем, что тело неподвижно, если на него не действует сила. Чтобы не дать собаке убежать, надо крепко держать поводок. Сила нужна и для того, чтобы остановить тело, находящееся в движении. Сила – это толчок или тяга, то есть то, что может начать или прекратить движение. Сила заставляет изменить направление движения, например удар ракеткой отправляет мяч в другую сторону; сила меняет форму, например сила руки изгибает палку.
Что такое вес?
Почему вода из океана не стекает вниз вместе со всеми рыбами, кораблями и купающимися людьми? Почему австралийцы и их соседи не летят вниз головой в далекие дали, хотя Земля круглая?
Те же люди, кто убедил тебя и меня в том, что Земля – это шар, утверждают, что все предметы держатся на Земле благодаря силе тяжести. Это не клей и не гвозди – силу тяжести, как ни жаль, увидеть нельзя. Мы притягиваемся к центру Земли, и прилетели бы туда, если бы нам не мешали пол, асфальт – словом, сама Земля.
В год, когда умер Галилей, бросавший, как известно, шарики с башни, родился Исаак Ньютон. Став старше, он понял, что притяжение двух тел зависит от их массы и расстояния между ними. Чем дальше одно тело находится от другого, тем слабее сила, притягивающая их друг к другу. Заберемся на гору высотой, скажем, 7 тысяч метров. Рюкзак внизу, в базовом лагере, весил 15 килограммов, теперь он весит меньше. Всего на несколько граммов. Мы ничего не вынимали. Просто мы удалили рюкзак от центра Земли, и он стал весить меньше, то есть стал слабее притягиваться к центру нашей планеты.
Каждый скажет, что железо тяжелее дерева, масло легче воды. Что же это значит? Возьмем линейку и два кубика, один деревянный, а другой железный. Измерим их – грани одинакового размера, десять на десять сантиметров, значит, кубики имеют одинаковый объем – каждый по одному литру. Но железный кубик тяжелый, а деревянный гораздо легче.
Плотность – это масса одного литра вещества. Литр железа, как ни странно звучит это словосочетание, имеет большую массу, чем литр дерева. Железо плотнее.