Füüsikaga seotud mõisted (0)

Füüsika põhivara (füüsikalise looduskäsitluse alused).
Aeg on vaatleja kujutlus, mis tekib liikumiste võrdlemisel. Aeg t kui füüsikaline suurus (lad.k. tempus ) iseloo­mustab sündmuste järgnevust (varem-hiljem). Ajast on mõtet kõnelda vaid siis, kui toimuvad sündmused (esineb liikumine). Aja kaudu me võrdleme ühe keha kiirust teise keha (etalonkeha) kii­rusega. Kui näiteks keha A, liikudes kiirusega vA läbib tee­pik­kuse sA ja keha B, liikudes kiirusega vB läbib samas teepikkuse sB, siis suhe sA / vA = sB / vB = … jääb meie kujutlustes kõikide selliste keha­de jaoks konstantseks ( rangelt võttes kehtib see vaid makrokehade jaoks ning absoluutkiirusest tunduvalt väiksematel kiirustel). Seda suhet nimetatakse ajaks t. Mõnikord tähista­takse t abil ka ajahetke, mil toimub mingi ülilühikese kestusega sündmus. Ajavahemiku (protsessi kestuse) tähiseks on siis Δt. Sümboliga Δ (delta) tähistatakse vastava füüsikalise suuruse muutu (lõppväär­tuse ja algväärtuse vahet).
Aja mõõtmisel kasutatakse enamasti mingit perioodilist liikumist. Perioodiliseks nimetatakse liikumist, millele on omane korduvus. Teatud kindla teepikkuse läbimisel (ajavahemiku möödumisel) algab kõik otsast peale. Seda ajavahemikku nimetatakse perioodiks . Aja ühikuks valitakse kas periood ise või mingi arv perioode .
Eksperiment on küsimus Loodusele (Loojale). Asjaliku vastuse saamiseks tuleb see küsimus esitada selgelt ja ühemõtteliselt (Albert Einstein : Jumal on rafineeritult kaval, aga pahatahtlik Ta ei ole).
Energia on füüsikaline suurus, mis kirjeldab millegi suutlikkust muuta olukorda. Energia on keha või jõu võime teha tööd. Kui see võime on tingitud keha liikumisest teiste kehade suhtes, siis on tegemist kineetilise energiaga Ek. Kui see võime on tingitud keha asendist teiste kehade suhtes, siis räägi­takse potentsiaalsest energiast Ep.
Füüsika (kr. k. physike – looduse uurimine ) on loodusteadus , mis uurib täppisteaduslike meetoditega reaal­suse põhivormide liiku­mist ja vastastikmõjusid. Füüsika käsitleb looduse kõige üldisemaid nähtusi ja seadus­pärasusi. Need ongi füüsikalised objektid. Objekt on see ese, nähtus või kujutlus, mida me parajasti uurime või millele meie tegevus on suunatud. Füüsika eesmärgiks on välja selgi­ta­da looduses toimivad üldised põhjuslikud seosed ja teha need üld­arusaadavaks (tõlkida inimkeelde).
Füüsika keeles tuleb (erinevalt tavakeelest) kasutada korrektselt füüsikaliste suuruste ning mõõtühikute nimetusi ja tähiseid. Suuruste tähised esitatakse kaldkirjas (l, t, m,…) , ühikute omad püstkirjas (cm, s, kg…). Suuruse tähis on reeglina vastava ladinakeelse sõna esitäht (longitudo, tempus, massa …)
Füüsikaline suurus on füüsikalise objekti mõõdetav iseloomustaja (karakteristik). Füüsikaline objekt (loodus­näh­tus) on olemas ka ilma inimeseta. Füüsikaline suurus on inimlik vahend objekti kirjeldamiseks. Suuruse mõõtmine on tema väärtuse võrdlemine mõõtühikuga.
Inertset massi nimetatakse Newtoni seaduste kontekstis lihtsalt massiks m. Massi SI-ühikuks on kilogramm (1 kg). Ruumala­ühiku kohta tulevat massi nimetatakse tiheduseks r = m/V. Mass iseloomustab keha, tihedus aga ainet, millest see keha koosneb.
Kiirendus näitab, kui palju muutub kiirus ajaühiku jooksul. Kiirendus on kiiruse muutumise kiirus. Kiirendus a = (kiirus lõpul – kiirus algul) : aeg, mille jooksul see muutus toimus. a = (v – v0) / t . Kiirenduse SI-ühik on üks meeter sekundi ruudu kohta (1 m /s2).
Kiirus v (velocitas) näitab, kui pika tee läbib keha ajaühikus. Kiirus = teepikkus : aeg, v = s / t . See on kiiruse kaudne määratlus (aja mõiste eeldab ju ise kiiruse mõistet). Kiiruse põhiühik on üks meeter sekundis (1 m/s). Praktikas kasutatakse sageli kiiruse ühikut üks kilomeeter tunnis (1 km/h), kus­juures 1 m/s = 3,6 km/h.
Kineetiline energia on tingitud keha liikumisest. See avaldub massi ja kiiruse kaudu kujul Ek = m v 2/2 . Kineetiline energia on võrdne keha kiirendamisel (liikumalükkamisel) tehtud tööga. Pidurdudes teeb keha ise tööd kineetilise energia arvel.
Koordinaat on arv, mis näitab vaadeldava keha asukohta taustkeha suhtes (asendit taustsihi suhtes, kuju taustkuju suhtes). Ristkoordinaadistiku korral näitab koordinaat antud suunas liikumisel, kui mitme pikkusühiku kaugusel taustkehast vaadeldav keha asub. Sõltumatute koordinaatide arv määrab ruumi mõõtmete arvu.
Lihtmehhanismide (kang, plokk , kaldpind ) töö aluseks on mehaanika kuldreegel: samapalju, kui me võidame jõus, kaotame teepikkuses. Kasutades väiksemat jõudu, peame läbima vastavalt pikema tee.
Liikumiseks võib nimetada igasugust olukorra muutumist. Kui muutub keha asukoht, asend või kuju, siis räägitakse mehaanilisest liikumisest. Liikumise mõiste tuleneb vajadusest kirjeldada kronoloogilist põhjus­likkust. Liikumisest võib rääkida ainult tänu sellele, et vaatlejal on olemas mälu.
Loodusnähtuse ennustamine on väide selle nähtuse toimumise kohta tulevikus või mingis teises kohas. Võimes pädevalt ennustada loodusnähtusi avaldub füüsika prognostiline (ennustuslik) väärtus. Ennustamise aluseks on põhjuslike seoste tunnetamine .
Loodusnähtuse füüsikaline mudel esitab kompaktselt füüsikalise objekti kohta olemasoleva info, sidudes objekti abstraktsed (meeltega mittetajutavad) omadused millegi vahetult tajutavaga ning tuues esile aspektid, milles objekt erineb teistest omataolistest. Füüsika tegeleb mudelitega põhjusel, et loodusnähtuse kõigi omaduste samaaegne arvestamine on liiga keerukas ja sageli ka mittevajalik .
Loodusnähtuse kirjeldus annab omavahelises loogilises seoses ning vastavat terminoloogiat (füüsikalisi suurusi ja mõõtühikuid kasutades) edasi antud nähtuse iseloomulikke jooni (vastab küsimusele kuidas?). Kirjeldavat teooriat (käsitlust) nimetatakse fenomenoloogiliseks (nähtus ehk fenomen ).
Loodusnähtuse selgitus annab edasi selle nähtuse tulenemise üldisemast või sügavamal struktuuritasemel kehtivast seaduspärasusest (vastab küsimusele miks?, asetab selle nähtuse “oma kohale”). Võimes anda loodusnähtustele pädevaid selgitusi avaldub füüsika heuristiline (avastuslik) väärtus. Selgitus on enamasti viide põhjuslikule seosele. Vaadeldava nähtuse algpõhjust otsivat käsitlust nimetatakse analüütiliseks (kr.k. analysis – liigendamine, osadeks lahutamine)
Loodusteaduslik käsitlus (ka: loodusteaduslik mõtlemisviis, LTMV ) on indiviidi selline maailmapildi kujundamise viis, mille korral eelistatult kasutatakse kvalitatiivseid (nt. suurem-väiksem, kõrgem-madalam) kirjeldusi, seletusi ja ennustusi. Rakendatakse eelkõige induktiivset meetodit, otsitakse seaduspärasusi, üldistused pole väga ranged . Põhieesmärgiks on tekitada teadvuses loodusnähtuste olemust peegeldavaid kujutluspilte.
Maailm on kõik see, mis on olemas ning ümbritseb konkreetset inimest (indiviidi). Indiviidi põhiproblee­miks on tunnetada oma suhet maailmaga – omada adekvaatset infot maailma kohta ehk maailma­pilti. Selle info mastaabihorisondi rõhu­tamisel kasuta­takse maailmaga samatähenduslikku mõistet Uni­versum. Maailma käsitleva info mitmekesisuse rõhutamisel kasutatakse maailma kohta mõistet loodus. Religioosses käsitluses kasutatakse samatähenduslikku mõistet – (Jumala poolt) loodu.
Maailmapildi aluseks on indiviidi usk sellesse, et tema poolt maailma tunnetamisel kasutatav meetod annab adek­vaatseid tule­musi. Usk on “…kindel usaldus selle vastu, mida oodatakse ja veendumus selles, mida ei nähta” (Heebrealastele 11.1). Füüsikalise (või loodusteadusliku) maailmapildi aluseks on usk (loodus-) ­teaduse meetodisse. Reeglina on see eksperimentaalselt põhjendatud usk.
Maailmapildi moodustab kõik see, mis eristab inimest teistest elusolenditest. See on süstematiseeritud info, mida inim­indiviid maailma kohta omab. Füüsikalise maa­ilmapildi omamine tähendab indiviidi suutlikkust tajuda füüsikaliste teadmiste konteksti (sisemise veendumusega öelda, et nii see peabki olema, see fakt sobib täpselt minu varasemate teadmistega looduse kohta).
Massi olemus on siiani üks ebaselgemaid asju füüsikas (eelkõige on vastuseta küsimus: miks inertne mass ja raske mass on nii hästi võrdelised, kui nad kirjeldavad looduse kaht põhimõtteliselt erinevat oma­dust?). Selgust võiks tuua gravitoni ja hiioni katseline avastamine ning nende omaduste uurimine.
Meeter (1 m) on pikkuse põhiühik, mille korral etalonkehaks on algselt valitud Maa. 1 m on 1/40 000 000 Maa ümbermõõdust (täpsemalt – Pariisi meridiaani pikkusest). Kaasaegse definitsiooni kohaselt on üks meeter pikkus, mille valgus läbib vaakumis 1/299 792 458 sekundi jooksul.
Mehaanilise energia jäävuse seadus väidab, et keha kineetilise ja potentsiaalse energia summa on jääv.
Mehaaniliseks tööks A nimetatakse jõu F ja tema mõjumise sihis sooritatud nihke s (keha poolt läbitud tee­pikkuse) korrutist. Üld­juhul A = F s cos a, kus a on nurk jõu mõjumise suuna ja nihke suuna vahel. Töö ja energia ühikuks SI-süsteemis on dþaul (1 J). 1 J = 1 N . 1 m . Üks dþaul on töö, mida teeb jõud üks njuuton , nihutades mingit keha oma mõjumise suunas ühe meetri võrra.
Newtoni I seadus (inertsiseadus) väidab, et iga keha liigub ühtlaselt ja sirgjooneliselt seni, kuni teised kehad tema sellist olekut ei muuda. Iga keha on just täpselt nii laisk , kui tal olla lastakse. Keha inertsuse (laiskuse) mõõduks on suurus, mida nimetatakse inertseks massiks.
Newtoni II seadus väidab, et keha kiirendus on võrdeline jõuga, a = F / m (või F = m a). Jõud on see põhjus, mis muudab keha liikumisolekut. Ehk kasutades impulsi mõistet: Keha impulsi muutu­ mise kiirus on võrdne kehale mõjuva jõuga. F = dp / dt (N II s. üldkuju). Jõud põhjustab impulsi muutumise. Jõu SI-ühikuks on üks njuuton (1 N). Üks njuuton on jõud, mis annab kehale massiga 1 kg kiirenduse 1 m/s2. 1 N = 1 kg . 1 m/s2.
Newtoni III seadus väidab, et kaks keha mõjutavad alati teineteist suuruselt võrdsete kuid vastandlikult suunatud jõududega, F12 = - F21 . Mõju ja vastumõju on võrdsed.
Pikkus l (longitudo) on füüsikaline suurus, mis iseloomustab kehade mõõtmeid (pikem-lühem, suu­rem-väiksem). Pikkuse ühikuks valitakse mingi kõigile tuntud keha (etalonkeha) pikkus (nt. küünar, jalg, vaks). Liikumise korral lasutatakse mõistet teepikkus (tähis s – lad.k. spatium – ruum, ulatus)
Potentsiaalne energia on tingitud keha asendist teiste kehade suhtes (vastastikmõjust teiste kehadega ).
Rahvusvaheline mõõtühikute süsteem SI kasutab 7 füüsikalist suurust põhisuurustena. Nende suuruste mõõtühikud on põhiühikud. Kõik teised suurused ja ühikud on määratud vasta­valt põhisuuruste ning põhiühikute kaudu. Põhisuurused on: pikkus, aeg, mass, aine hulk, temperatuur, voolutugevus ja val­gustugevus. Nende ühikud on vastavalt: meeter, sekund, kilogramm, mool , kelvin , amper ja kandela .
Reaalsuse (mateeria) põhivormideks on aine ja väli. Aine on reaalsuse vorm, millest koos­ne­vad kõik kehad (asjad). Väli on reaalsuse vorm, mis vahendab vastastikmõjusid kehade vahel.
Ruumi mõõtmete (ehk dimensioonide) arv näitab, kui mitut koordinaati on üldjuhul vaja keha asukoha määramiseks selles ruumis. Meie ruum on kolmemõõtmeline, sõltumatuid koordinaate on kolm.
Seadus on loodusnähtuse kohta kehtiv kvantitatiivne (mõõdetavust eeldav), matemaatiliselt range valemi või võrrandina esitatav üldistus (vrd.: keha kiirendus on pöördvõrdeline keha massiga, a = F/m). Füüsikaseaduse formuleerimisel kasutatakse kindlasti füüsikalisi suurusi.
Seaduspärasus on loodusnähtuse kohta kehtiv kvalitatiivne (erijooni rõhutav, mõõdetavust mitte eeldav) üldistus (nt. mida massiivsem on keha, seda raskem on muuta tema liikumisolekut). Seaduspärasus ei pea olema esitatav matemaatiliselt rangelt (valemi või võrrandina).
Sekund (1 s) on aja põhiühik, mille korral etalonkehaks on algselt samuti Maa. Üks sekund on 1/86400 ööpäevast (Maa ööpäevase pöörlemise perioodist). Kaasaegse definitsiooni kohaselt on üks sekund võrdne tseesiumi (133Cs) aatomi elektronide ja tuuma vastastikmõjust tingitud elektro­magnet­kiirguse 9 192 631 770 perioodiga.
Skalaarne suurus on esitatav vaid ühe mõõtarvuga, millele lisandub mõõtühik. Skalaarsed suurused on ilma suunata (näit. aeg, pikkus, rõhk, ruumala, energia, temperatuur).
Täppisteaduslik käsitlus (ka: täppisteaduslik mõtlemisviis, TTMV) on indiviidi selline maailmapildi kujundamise viis, mille korral eelistatult kasutatakse kvantitatiivseid (valemi või võrrandina esita­tavaid) kirjeldusi, seletusi ja ennustusi. Rakendatakse eelkõige deduk­tiivset meetodit, tuletatakse matemaatiliselt rangeid seadusi, püütakse saavutada üldistuste kõike­hõlmavust. Põhieesmärgiks on jõuda loodusnähtust kirjeldava valemi või võrrandini. Täppisteadusliku käsitluseni viib kindlasti fatalistlik mõtlemisviis, mille kohaselt on võimalik ainult üks tõde (kui see on kindlaks tehtud, siis kõik teised väited on automaatselt valed). See on väga levinud eksiarvamus ka füüsikas.
Teaduse meetod: olemasoleva teabe põhjal püstitatakse hüpotees (kuidas asi võiks olla), seejärel korral­datakse hüpoteesi kontrollimiseks eksperiment (katse) ja lõpuks tehakse järeldus hüpoteesi kehti­vuse kohta.
Töö A on füüsikaline suurus, mis kirjeldab olukorra muutumisel tehtavat pingutust. Mehaanilise töö korral on tegemist kehade omavahelise asendi muutumisega.
Vaatleja on inimene, kes kogub ja töötleb infot maailma kohta. Vaatleja tunnusteks on tahe (valikuvaba­duse olemasolu), aistingute saamine (reageerimine maailmast tulevatele signaalidele), mälu (salves­tatud aistingute) kasutamine ja mõistuse (süllogistika) rakendamine.
Valem on lühidalt (tähiste abil) kirja pandud lause. Nt. valem v = s/t tähendab, et kiiruse (velocitas) leidmiseks tuleb keha poolt läbitud teepikkus (spatium) jagada kulunud ajaga (tempus). Järgnevas on kõik füüsikaliste suuruste tähised esitatud kaldkirjas (italic), ühikute tähised aga püstkirjas. Valemi­tes on püütud maksimaalselt vältida suunda omavate suuruste esitamist vektorina (vektorsuuruse tähis esitab vaid vastava vektori pikkust). Negatiivne pikkus tähendab seda, et vastav vektor on suunatud vastupidiselt kokkuleppelisele positiivsele suunale. Kui on oluline rõhutada mingi suuruse vektoriaalsust, siis on selle suuruse tähis valemis toodud rasvases kirjas ( bold ).
Väli on aktiivne keskkond, mille vahendusel üks laetud keha mõjutab teist. Väli on jõu tekkimise võima­lik­kus. Aine ja väli võivad neisse kätketud energia ulatuses teineteiseks muunduda. Erinevad aine­osakesed samas ruumiosas olla ei saa (ei mahu), erinevad väljad aga saavad küll. Aineosakestel on kindlad mõõtmed, väljal neid reeglina ei ole.
Vastastikmõju on põhjus, mis muudab kehade liikumisolekut (kiirust). Vastastikmõju intensiivsust kirjel­dav füüsikaline suurus on jõud. Sõnaga vastastikune rõhutatakse asjaolu, et kui üks keha mõjutab teist, siis teine mõjutab ka esimest. Mõju võrdub vastumõjuga. Vastastikmõju käigus toimub aine ja välja ajutine muundumine teineteiseks. Vastastikmõju põhiliike on neli: gravitat­sioo­niline, nõrk, elektromagnetiline ja tugev.
Vektoriaalne suurus on kolmemõõtmelises ruumis esitatav kolme arvuga (+ mõõtühik). Need on vektori koordinaadid. Vektoriaalsetel suurustel on suund olemas (näit. kiirus, kiirendus, jõud).
Võimsus N (või P) näitab ajaühikus tehtud tööd. Võimsus on töö tegemise kiirus. N = A / t. Võimsuse SI-ühikuks on vatt (1 W). Võimsus on üks vatt, kui 1 sekundis tehakse üks dþaul tööd. 1 W = 1 J / 1 s.