§ 2. Физические законы и теории

Физические законы

1. Любое физическое явление характеризуется не одной, а несколькими физическими величинами. Так, механическое движение характеризуется перемещением, временем, скоростью, ускорением; прохождение по участку цепи электрического тока — напряжением, силой тока и сопротивлением. Величины, характеризующие то или иное явление, оказываются связанными друг с другом. Например, сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению; скорость при равноускоренном движении линейно зависит от времени. Связь между величинами, характеризующими явление или свойства тела, может быть установлена экспериментально или теоретически. Если связь между величинами носит устойчивый характер, т. е. повторяется в экспериментах, то её называют физическим законом.

Вам уже известны законы Ньютона, Архимеда (архимедова сила), Паскаля, Гука, Ома и др. Некоторые физические законы являются частными, т. е. они описывают определённый круг явлений. Например, закон Ома относится к постоянному электрическому току; закону Паскаля подчиняется передача давления, производимого на жидкость или газ. Другие законы носят более общий характер, они относятся к целому разделу физики и описывают большой круг явлений определённой физической природы. Например, законы Ньютона описывают различные виды механического движения и взаимодействия тел.

Физические законы имеют определённые границы применимости. Так, законы Ньютона применимы к макроскопическим телам, которые можно считать материальными точками, движущимися в инерциальных системах отсчёта со скоростями, много меньшими скорости света; закон Ома для участка цепи не выполняется при высоких температурах; закон Архимеда получен для несжимаемой жидкости, плотность которой не изменяется с глубиной погружения.

Существуют и ещё более общие законы, например законы сохранения энергии, импульса, электрического заряда. Закон сохранения энергии справедлив не только для физических процессов, но и для химических и биологических, а закон сохранения заряда применим не только в электричестве, но и в ядерной физике. Эти законы также имеют границы применимости, в частности они справедливы для замкнутых систем.

Как уже говорилось, некоторые законы получены экспериментально, например законы Паскаля, Архимеда, Ома и др. Закон сохранения энергии также является результатом обобщения большого числа экспериментальных фактов. Другие законы представляют собой результат теоретических построений. Например, английский физик Джеймс Максвелл (1831—1879), используя модель газа, теоретически получил закон, описывающий характер движения молекул газов (распределение молекул газа по скоростям). Значительно позже этот закон был подтверждён экспериментально.

Окончание >>>