Füüsika meie ümber (0)

Füüsika meie ümber 
 
 
1.  Sissejuhatus ............................................................................................... 1 
2.  Suvine  loodus ................................................................................................ 7 
3. Õues ja tänaval .............................................................................................. 9 
4. Sport............................................................................................................ 11 
5. Inimene ja  tervishoid  ................................................................................... 16 
6. Tuba ............................................................................................................ 20 
7. Köök............................................................................................................ 23 
8. Vannituba ja  saun  ........................................................................................ 25 
9.  Muusika ....................................................................................................... 27 
10.  Talvine  loodus ........................................................................................... 29 
 
 
 
1.  Sissejuhatus 
Tuletame pisut meelde seda, mida õppisime kursuses “Füüsikaline maailmapilt”. 
 
Mis on füüsika? 
Füüsika on teadus, mis kirjeldab loodust inimesele arusaadavalt. Sellepärast on 
füüsika subjektiivne. Kui näiteks mikroobidel oleks ka füüsika, siis see erineks 
oluliselt meie omast. Juba kehade mõõtmed on hoopis erinevad. Mis meie jaoks on 
mikromaailm , on nende jaoks makromaailm, erinevad oleks ka näiteks kõrgete ja 
madalate temperatuuride mõisted, ultra- ja infrahelid, jms. Neil poleks sellist  kiiruse 
mõistet kui meil, sest neil puudub liikumise  trajektoor :  segab   soojusliikumine  jne. jne. 
  
Füüsika  definitsioone  on  mitmeid,  kuid  meie    lähtume  sellest,  mis  on  kirjas  Eesti 
koolifüüsika  kontseptsioonis:  füüsika  on   loodusteadus ,  mis  täppisteaduslike 
meetoditega uurib  mateeria  põhivormide liikumist ja vastastikmõjusid.  
Nagu  teame,  on  mateeria  põhivormideks  aine  ja  väli.  Millised  on  aga 
mittepõhivormid?  Nendeks  on  kõik  konkreetsed  kehad  või  väljad:  inimene,  kivi, 
elektriväli, jne.   
Vastastikmõju on see, mis paneb kehad liikuma. Vastastikmõju liike  on tänaseks 
teada neli. Need on  : 
1.  gravitatsiooniline (kõik kehad)……………… suhteline tugevus 10-38; 
2.  elektromagnetiline (laetud kehad)……………         - “ -             10-2 ; 
3.  tugev (prooton ja  neutron )……………………         - “ -              1     ; 
4.  nõrk (elementaarosakesed)…………………..          - “ -             10-15 . 
Kõik  reaalsed  protsessid on tingitud neist neljast vastastikmõjust .  
 
Milline  on  teaduse  meetod?   Uurimisviis ,  kus  varasematele  teadmistele  tuginedes 
leitakse  uus  probleem.  Sellele  vastuse  leidmiseks  püstitatakse  teaduslik   oletus   ehk 
hüpotees. Seda kontrollitakse ja tehakse järeldus hüpoteesi õigsuse kohta. 
 
Milline on täppisteaduslik meetod? See on teaduse meetod, mis kasutab: 
•  idealiseeritud objekte; 
•  võimalikult üheselt määratud (korratavaid) katsetingimusi; 
 
1 
•  maksimaalse täpsusega tehtud mõõtmisi; 
•  ühetähenduslikku keelt – füüsika keelt; 
•  idealiseeritud nähtuste  kirjeldamiseks matemaatika abi. 
 
Füüsika  eesmärgiks  on  välja  selgitada  looduseseadusi  ja  tõlkida  need  inimesele 
arusaadavasse  keelde  nn.  füüsika  keele  abil.  Füüsika  keel  on  spetsiifiline  keel,  mis 
tugineb tavakeelele, kuid millele on  omased  järgmised tunnused: 
•  kaotab  sõnade  mitmetähenduslikkuse  (näit.  “laeng”:   elektrilaeng ,  lõhkelaeng, 
emotsionaalne laeng ); 
•  võimaldab  lühemalt  üles  kirjutada  füüsikas  kasutatavaid    lauseid  (  näit.: 
“nõgusläätse  fookuskaugus  on 25 cm” asemel  “f = - 25 cm” ); 
•  võimaldab kajastada objektide või mõistete vahelisi suhteid ( näit: I = U / R ); 
•  võimaldab pidada sidet eri rahvusest ja eri põlvkondade füüsikuil.  
 
Probleeme 
1.  1. Määrati keha tihedust,  mille ruumala oli 20 cm3 ja mass 54 g. Tihedus 
leiti seosest ρ = m/V = 54 g / 20 cm3 = 2,7 g/cm3. Kas tulemus näitab, kui 
suur mass on 20 cm3 ainel või 1 cm3 ?       
2.  Kuidas mõista lauset  I = U/R? 
 
4.   Kuidas mõista lauset vk = s/t? Kas vk ∼ s ? Kas vk ∼ 1 / t ?  
 
Füüsika  kasutab  loodusnähtuste  seletamisel  alati   mudeleid   -  ligilähedasi  koopiaid 
originaalist,  kus  on  säilitatud  kõik  olulised  tunnused  ja  ebaolulised    kõrvale  jäetud. 
Oluliste  tunnuste  väljaselgitamine  on  küllalt  keeruline.  Mida  lugeda  oluliseks 
tunnuseks? Seda , mis on omane kõigile  samasse  liiki kuuluvatele nähtustele ja mida 
on võimalikult lihtne mõõta. Näiteks Kuu liikumist ümber Maa on võimalik kirjeldada 
mitmete  suuruste  abil:   joonkiirus ,   nurkkiirus ,  sagedus,  periood.  Missugune  neist  on 
valitud? Periood. Miks? Lihtne otseselt mõõta. 
Füüsikateadus ei anna  seletusi , see kirjeldab. Füüsika kirjeldab mingi postuleeritud 
mudeli  raamides,  kuidas  loodus  töötab.  Mudeli  kehtivust  kontrollitakse  katsetega  ja 
seda  täiendatakse  seni,  kuni  mõõtmisvigade  piires  lähevad  mudelist  tulenevad 
ennustused kokku katsetulemustega. See lubab välistada kõik väärtõlgendused, aga ei 
luba jõuda absoluutse tõeni. Ikka jääb midagi saladuseks. Näiteks ei tea keegi, miks 
kehtib energia jäävus. 
 
Mis on loodus? 
Loodus  on  objektiivne   reaalsus ,  mis  eksisteerib  väljaspool  teadvust  ja  sellest 
sõltumatult. Mis on aga objektiivne reaalsus? See on sama, mis mateeria. Teadvus ei 
kuulu loodusesse, aga inimene? Inimene kui bioloogiline objekt kuulub, samuti ka nn 
noosfäär, so.  valdkond , mille inimene on oma  tegevusega  tekitanud: ehitised, rajatised 
( kaevandus , 
kanal , 
raudtee ), 
tehismaterjalid, 
keemilised 
tehiselemendid, 
kosmoseaparaadid,  saasteained  jne.  Kuid  muu  inimtegevusega  seotu,  nagu  poliitika, 
kunst , sõjandus,  religioon , psüühika, sotsiaalsed protsessid, jne. ei kuulu loodusesse.   
Millest  loodus  koosneb?  Nagu   eespool   öeldud  on  loodus  sama,  mis  mateeriagi. 
Mateeria põhivormid on aga aine ja väli. Aine on see millest kõik kehad koosnevad. 
Väli on see, mille abil üks keha teist mõjutab. Et mõju saab avalduda ainult siis kui on 
rohkem  kui  üks  keha,  siis  kasutataksegi  mõistet  vastastikmõju.  Mateeria 
põhiomaduseks  on  liikumine  ehk  muutumine.  Siia  kuulub  mehaaniline  liikumine 
 
2 
(asukoha  muutus  ruumis  ja  ajas),  aga  ka  keemilised  reaktsioonid,  rakkude  teke  ja 
surm, elusorganismide  evolutsioon , jne.  
Kuidas  loodus  toimib?  Loodus  toimib  vastavalt  loodusseadustele.  Loodusseadusi 
uurivad loodusteadused : füüsika, keemia,  bioloogia , geograafia ( geoloogia ) ja nende  
kombinatsioonid, näiteks biofüüsika, geokeemias, jne.  
Kuidas  saadakse  teada  loodusseadusi  ?  Selleks  kasutab  iga  loodusteadus  talle 
omaseid   uurimismeetodeid,  kuid  kõik  need  taanduvad  ühele   meetodile   –  teaduse 
meetodile, mille aluseks on katse.  
 
Kuidas füüsika  kogub  infot loodusest? 
Inimene saab infot ümbritsevast maailmast oma meeleorganite abil. Kui neid organeid 
ärritada, tekib  aisting . Nendeks on nägemine,  kuulmine ,  kompimine , haistmine, 
maitsmine . 
Aisting on tegevus: me näeme, et mingi valgus on punane, kuuleme, et hääl on vali 
jne.  Aistingute  korral  ei   anta   neile  sisu.  Nii  tegutseb  näiteks   imik .  Normaalsel 
inimesel esinevad   aistingud  kompleksselt ja neid analüüsitakse. Sel juhul räägitakse 
tajumisest.   Tajumine   tugineb  suuresti  eelnevatele  teadmistele,   kogemustele , 
ootustele. 
Tajude  sisu  võib  esineda  ka  ilma  meeleorganeid  ärritamata.  Sel  juhul  räägitakse 
kujutlusest. Kujutlus eeldab  eelnevat  teadmist või kogemust. Ei saa kujutleda seda, 
mida ei tea või pole varem kogetud. Seda tuleb arvestada õpetamisel, sest ei saa nõuda 
õpilaselt millegi sellise ettekujutamist,  mille olemust ta pole endale teadvustanud. 
Samuti  tuleb  arvestada  võimalusega,  et  õpilane  on  tajunud  mingit  nähtust  teisiti  kui 
õpetaja.  Lihtsaim  näide  on  optiline   illusioon .  Füüsikas  ei  saa  ega  tohi  uskuda  oma 
tajusid: tuleb mõõta. 
 
 
 
Miks peab füüsikat õppima? 
See on hea küsimus, millele on raske anda lihtsat vastust. Võiks ju vastata 
demagoogiliselt, et selle sama pärast, mille pärast õpitakse näiteks keemiat või 
ajalugu. 
Aga kui püüda  ausalt  vastata, siis tuleb arvestada päris paljude aspektide ehk 
vaatenurkadega. 
•  Teadus: aitab luua maailmapilti, füüsikaoskusi ja teadmisi on vaja teisteski 
teadustes; aitab ära tunda pseudoteadusi 
•  Tehnika ja  tehnoloogia : aitab aru saada riistade tööst ja tehnilistest