Füüsika seos teiste teadusharudega ja tuntuimad füüsikud (0)

Tallinna Nõmme Gümnaasium
Kätriin Vossi
Füüsika seos teiste teadusharudega ja tuntuimad füüsikud
Referaat
Juhendaja :
Evelin Vanaselja
Tallinn 2012
SISUKORD
SISSEJUHATUS 3
1.FÜÜSIKA JAGUNEMINE 4
2.FÜÜSIKA OLULISUS 5
3.SEOS TEISTE TEADUSHARUDEGA 5
4.TUNTUIMAD FÜÜSIKUD 5
4.1 Isaac Newton 5
4.2 Galileo Galilei 6
KOKKUVÕTE 6
KASUTATUD KIRJANDUS 6

SISSEJUHATUS

Teema on valitud kuna on tahetud füüsika kohta rohkem teada saada.
Füüsika on teadus, mis uurib kõigi mateeria vormide liikumise ja vastastikuste seoste üldisimaid ja põhilisimaid seaduspärasusi. Füüsika on täpisteadus: nii füüsika põhimeetod – teoreetiliselt mõtestatud eksperiment – kui ka teooria rajaneb matemaatilisel alusel. Antiikajal tähistas sõna füüsika kogu tolleaegset loodusteadust. Antiikteaduse see osa, mis kuulub tänapäeva füüsikasse, piirdub peamiselt staatika ja hüdrostaatika algetega ning mõningate teadmistega optika , elektri ja magnetismi alalt; vanaaja atomistika on tänapäeva füüsikalis-keemilise atomistika eelkäija.(1)
Täiesti iseseisvaks teaduseks sai füüsika 16. – 17. sajandil. Algul 16.-18. sajandil oli seos füüsika harude vahel nõrk. Omaette enam-vähem vastavuses tegeliku elu nõuetega, arenesid optika, soojusõpetus, elektri- ja magnetismiõpetus ning eriti mehaanika . 19. sajandi alguses hakkas kujunema füüsikaline maailmapilt , milles kõiki nähtusi püüti tõlgendada klassikalise mehaanika alusel ja mida seetõttu nimetatakse mehanistlikus. Loodi põhjapanevad ja kõikehõlmavad, senised väheseostatud ning lünklikke teadmisi ühendavad teooriad. Peale mehaanika said niisugusteks teooriateks elektrodünaamika ja termodünaamika koos atomistlikul konseptsioonil põhineva staatilise füüsikaga.(1)
Füüsika kõige üldisemateks printsiipideks kujunesid jäävusseadused, eelkõige massi ja energia, kuid ka teiste mehaaniliste suuruste jäävuse seadused. Termotünaamikas sai esmajärguliseks entroopia kasvu seadus. Pidevalt suurenes füüsika osa tehnikas. 19. sajandi lõpus hakkas ilmnema mehhanistliku käsitluse küündimatus. Aine atomaarse struktuuri jätkuv uurimine sundis revideerima klassikalise füüsika põhiprintsiipe. Selle kaasnähtusena tekkinud füüsika kriisi lahendas 20 sajandi esimesel veerandil relatiivsus ja kvantteooria loomine. Need kaks teooriat moodustavad tänapäevase füüsikalise maailmapildi aluse. Klassikalised teooriad mahuvad sellesse maailmapilti teatavatel tingimustel kehtivate piirjuhtudena. Massi ja energia jäävuse seadused on uues füüsikas massi ja energia ekvalentsuse tõttu liitunud üheks jäävusseaduseks. Kõrvuti sellega on oluliseks saanud mõningad uued jäävusseadused, eriti elementaarosakeste füüsikas.(1)

1.FÜÜSIKA JAGUNEMINE

Käsitlusobjektide järgi jaguneb füüsika laias laastus mikro - ja makrofüüsikaks. Mikrofüüsika (tegeleb nanomeetriliste objektidega elementaarosakeste, aatomituumade, aatomite ja molekulidega, makrofüüsika makroskoopiliste kehadega, mis on uurija/inimesega lähedast mõõtu ja silmaga nähtavad. Mikrofüüsika on olemuselt kvantfüüsika. Kvantfüüsikale on iseloomulik tema objektide pidetus, diskreetsus (nt aatomi energiatasemed ) ning dualism (kahetisus): nähtuste mõned aspektid kirjelduvad adekvaatsemalt osakestepildis, teised jälle lainepildis. Mõlemad aspektid täiendavad teineteist (täiendusprintsiip). Kvantfüüsika tekkis 19./20. sajandi vahetusel, jõudis õitsengule 20. sajandil ( Planck , Einstein, Bohr , Heisenberg). Nanoobjektide loomuse tõttu saab kvantfüüsika opereerida üksnes protsesside/nähtuste tõenäosustega. Makrofüüsikat klassifitseeritakse vahel kui klassikalist füüsikat. Füüsikalise tunnetuse arenedes on süüvitud makronähtuste mikroolemuse mõistmisse: optilised nähtused taanduvad elektrodünaamikale, soojusnähtused molekulide kaootilisele liikumisele jne. (4)
Vaadeldavate objektide järgi hargneb füüsika paljudeks alamharudeks: elementaarosakete-, tuuma-, aatomi- ja molekulifüüsika, tahkiste, vedelike ja gaaside füüsika, plasmafüüsika jne. Käsitletavate ilmingute järgi liigitub ta omakorda sellisteks distsipliinideks nagu mehaanika, elektrodünaamika, termodünaamika, optika, akustika jne. (4)
Uurimisvahendeilt/viisidelt jaguneb füüsika eksperimentaalfüüsikaks ja teoreetiliseks füüsikaks. Esimene taotleb oma eesmärke katsete, teine matemaatiliste arvutuste kaudu. Mõlemad arenevad käsikäes ja kontrollivad vastastikku teineteise tulemuste pädevust. Teooria ennustab ka uusi nähtusi. Füüsikateooria stimuleerib matemaatika arengut, püstitades uusi ülesandeid, millele otsitakse uudseid lahendusviise. Niisiis on füüsika täppisteadusena lähisuhteis matemaatikaga. Eraldi distsipliinina käsitatakse matemaatilist füüsikat, mille peamiseks aparaadiks on osatuletistega kõrgemat järku diferentsiaalvõrrandid. Olulist rakendust leiab füüsikas rühmateooria ning maatriksarvutus. Suuresti on kannustanud füüsika arengut elektronarvutite tulek, võimaldades: kompuuterkatseid, protsesside modelleerimist ning simuleerimist (pahamaiguline sõna, kuid paremat esialgu pole). (4)

2.FÜÜSIKA OLULISUS

Füüsika on tehnika, inseneeria alus (rakendusfüüsika). Teiselt poolt annab tehnika füüsikale järjest uusi uurimisriistu. Ei tohiks unustada sedagi , et füüsikale üle tehnika võlgneme ka enamiku olmemugavustest, elektrivalguse ja -kütte, elektripliidid , raadio ja televisiooni, kaugside, mobiiltelefonid . Kuid teisalt kui tõesti peaksid realiseeruma kõige mustemad stsenaariumid, siis võlgneme füüsikale ju ka tuumapommid, tuumatalve, tuumajaamade katastroofidki. Kuid mõelgem veel: ka tuli põhjustab tohutuid materiaalseid ja paraku ka inimkaotusi. Vaevalt aga nõustuks tänapäeval keegi tagasi pöörduma koopainimese eelsesse, korilusajastusse ning tule kasutamisest loobuma . Tuumaenergia raevukad vastased (rohelised) pole paraku suutnud pakkuda ka võrdväärset alternatiivi vältimatult ähvardava energiakriisi ületamiseks. Tuuleenergia , päikeskiirguse energia fotoelementide kaudu jm võivad küll kriisi leevendada, kuid vaevalt seda ületada. Lootus on termotuumaenergeetikal, kuid kavandatavate tegusate tehniliste suurrakendusteni läheb ilmselt veel palju aega. (4)

3.SEOS TEISTE TEADUSHARUDEGA

Füüsika on lähisuhteis keemiaga. Nüüdiskeemia tõlgendub suuresti aatomite elektronkatete füüsika kaudu. On kujunenud siirdealad: füüsikaline keemia, keemiline füüsika. Oluliseks toeks keemiale on füüsikaline meetod ainete spektraalanalüüs. Sellest on võrsunud terve teadusharu spektroskoopia , selle mitmekesistes variatsioonides (optiline kiirgus- ja neeldumisspektroskoopia, elektronspektroskoopia jne). Spektroskoopia on hindamatu vahend ainete ehituse ja neis toimuvate nähtuste selgitamiseks.(4)
Kuna paljud teised teadused rakendavad oma uuringuis füüsikalisi meetodeid ja nähtuste füüsikalisi seletusi, on kujunenud siirdealad: biofüüsika, geofüüsika, astrofüüsika, meditsiinifüüsika. Siirdealad on andnud märkimisväärseid tulemusi, nagu on tihti andekad segaverelised lapsedki. (4)

4.TUNTUIMAD FÜÜSIKUD

4.1 Isaac Newton

Sir Isaac Newton (4. jaanuar 1643 (Juliuse kalendri järgi 25. detsember 1642) Woolstrophe, Lincolnshire – 31. märts (20. märts) 1727 Kensington) oli inglise füüsik, matemaatik , astronoom, teoloog ja alkeemik. Tollel ajal, kui teoloogia , loodusteaduse ja filosoofia vahel puudusid selged piirid, nimetati teda filosoofiks. Ta õppis 1661-65 Cambridge ’i ülikoolis ja oli 1669 -1701 selle ülikooli professoriks. Oli alates aastast 1672 Londoni Kuningliku Seltsi liige. Newton töötas välja mehaaanika üldised seadused, formuleeris ülemaailmse gravitatsiooniseaduse, tegi tähtsaid avastusi optikas ning pani aluse diferentsiaal- ja integraalarvutusle. Tema peamised tööd ilmusid tema teostes “Loodusfilosoofia matemaatilised alused” (1687) ja “Optika” (1704). Tema formuleeritud mehaanika põhiseadused said tänapäeva füüsika nurgakiviks. (3)

4.2 Galileo Galilei

Galileo Galilei (15. veebruar 1564 Pisa - 8. jaanuar 1642 Arcetri) oli itaalia astronoom, filosoof ja füüsik.Galilei pani aluse teaduslikule eksperimenteerimisele ja katsetulemuste matemaatilise tõlgendamisele, mis omakorda lõid alused seletatavatele loodusteadustele.Galilei tegeles muu hulgas teleskoopidega, näiteks valmistas Galilei teleskoobi.Ta tegeles ka temperatuuri mõõtmistega ja täiustas termoskoopi.(2)

KOKKUVÕTE

Füüsika on teadus, mis uurib kõigi mateeria vormide liikumise ja vastastikuste seoste üldisimaid ja põhilisimaid seaduspärasusi. Füüsika on tehnika, inseneeria alus. Käsitlusobjektide järgi jaguneb füüsika laias laastus mikro- ja makrofüüsikaks. Vaadeldavate objektide järgi hargneb füüsika paljudeks alamharudeks: elementaarosakete-, tuuma-, aatomi- ja molekulifüüsika, tahkiste, vedelike ja gaaside füüsika, plasmafüüsika jne. Käsitletavate ilmingute järgi liigitub ta omakorda sellisteks distsipliinideks nagu mehaanika, elektrodünaamika, termodünaamika, optika, akustika jne. Uurimisvahendeilt/viisidelt jaguneb füüsika eksperimentaalfüüsikaks ja teoreetiliseks füüsikaks.Kuna paljud teised teadused rakendavad oma uuringuis füüsikalisi meetodeid ja nähtuste füüsikalisi seletusi, on kujunenud siirdealad: biofüüsika, geofüüsika, astrofüüsika, meditsiinifüüsika. Tänu füüsikale on olemas paljud olmemugavused. Tuntuimad füüsikud on Newton ja Galileo.

KASUTATUD KIRJANDUS

A.Koop; H.Allik; A.Aben jt: „Eesti Nõukogud Ensüklopeedia“ 3 köide, Tallinn, kirjastus Valgus, 1988

Galileo Galilei. http://www.rak.edu.ee/opiobjektid/universum/galileo_galilei.html
(26.04.2012)

Isaac Newton. http://crjg.vil.ee/~marika/matemaatika/integraal/isaac_newton.html
(26.04.2012)

Käämbre, Henn . Mis on füüsika. http://www.fyysika.ee/teadus/mison/ (26.04.2012)
7