Күнделікті өмірдегі физика
Физика көбінесе «ауыр» және формулалық пән болып саналады. Дегенмен, біз күнделікті жасайтын барлық іс-әрекеттеріміз физикалық принциптерге негізделген. Оянудан бастап, шамдарды қосудан, су қайнатудан, көлік жүргізуден бастап, ұялы телефонды пайдалануға дейін – бәрі күш, энергия, электр қуаты, толқындар және жылу ұғымдарын қамтиды. Күнделікті өмірде физиканы түсіну материалды түсінуді жеңілдетіп қана қоймай, сонымен қатар логикалық ойлауға, энергияны үнемдеуге және іс-әрекеттерімізде қауіпсіз болуға көмектеседі.
1. Қозғалыс және стиль: жаяу жүру, велосипед тебу және көлік жүргізу
Жүрген кезде денеміз үйкеліс арқылы жерге артқа қарай итеріледі. Содан кейін жер бізді алға «итереді». Үйкеліс болмаса, жүру қиынға соғар еді, сондықтан дымқыл еден немесе мұз сияқты тайғақ беттер адамдардың тайып кетуін жеңілдетеді.
Велосипед тебу кезінде де дәл осындай жағдай орын алады. Велосипед шиналары үйкеліс салдарынан жолды жабады, бұл педальдар басылған кезде велосипедтің алға жылжуына мүмкіндік береді. Ньютонның тұжырымдамасы да айқын: егер біз кенеттен тежесек, денеміз алға қарай итеріледі. Бұл Ньютонның бірінші заңына (инерция) сәйкес келеді, онда заттар өз күйін сақтауға бейім екендігі айтылған. Сондықтан көліктердегі қауіпсіздік белдіктері өте маңызды: олар көлік кенеттен тоқтаған кезде дененің алға жылжуын тоқтатады.
Автокөлік қозғалған кезде қозғалтқыш отынның химиялық энергиясын механикалық энергияға айналдырады. Автокөлік доңғалақтардың итеру күші төмен қарай тартылыс күшін жеңетіндіктен төбеге шыға алады. Төбе неғұрлым тік болса, соғұрлым көп күш жұмсалады. Жүргізушілер бұрылған кезде, әсіресе жоғары жылдамдықта, центрифугалық күшті де сезінеді. «Орталықтан тепкіш күш» термині шын мәнінде инерцияның әсері болғанымен, бүйірге «лақтырылу» тәжірибесі дененің қозғалыс бағытының өзгеруіне қалай әсер ететінін көрсетеді.
2. Энергия мен күш-жігер: заттарды көтеруден жаттығуға дейін
Физика бізге ауыр заттарды көтерудің неліктен шаршататынын түсінуге көмектеседі. Затты көтерген кезде, біз оған күш қолдану арқылы жұмыс істейміз, бұл оның жоғары қарай қозғалуына әкеледі. Бұл жұмыс заттың гравитациялық потенциалдық энергиясын арттырады. Оны неғұрлым жоғары көтерсек, соғұрлым көп энергия сақталады.
Спортта физика кинетикалық энергия мен импульс арқылы жүзеге асады. Допты тебу кезінде аяқ доптың импульсін өзгертетін импульс береді, бұл оның қозғалуына әкеледі. Аяқ допқа неғұрлым ұзақ тиіп тұрса немесе тебу күші неғұрлым көп болса, импульс соғұрлым көп өзгереді. Сондықтан спортта тебу, соғу немесе лақтыру техникасы өте маңызды: дене қалпы, бұрыш және жанасу уақыты заттың қозғалысының нәтижесіне әсер етеді.
3. Үйдегі температура, жылу және жылу алмасу
Аспаздық – бізге өте жақын «физика зертханасы». Су қайнаған кезде, пештен шыққан жылу қазанға, содан кейін суға өтеді. Жылу беру үш негізгі жолмен жүреді:
1. Өткізгіштік: жылу қатты заттар арқылы өтеді. Мысалы, табаның тұтқасы оқшаулағышпен жабылмаған жағдайда қызады.
2. Конвекция: жылу сұйықтық ағыны (сұйықтық немесе газ) арқылы беріледі. Су қайнаған кезде ыстық су көтеріліп, суық су төмендейді, бұл конвекциялық ағындарды түзеді.
3. Сәулелену: Жылу толқындар арқылы ортаны қажет етпей таралады. Біз оттан немесе күн сәулесінен шыққан жылуды оған тимей-ақ сезе аламыз.
Тоңазытқыштар да жылу тұжырымдамасы бойынша жұмыс істейді, бірақ жылуды ішінен сыртқа «жылжыту» арқылы. Тоңазыту жүйесі азық-түлік сақтау орындарынан жылуды сіңіру және оны тоңазытқыштың артқы жағына шығару үшін компрессор мен хладагент пайдаланады. Сондықтан тоңазытқыштың артқы жағы жиі жылы болып сезіледі.
Сонымен қатар, термостар жылу оқшаулау принципін пайдаланады. Вакуумдық немесе оқшаулағыш материалдан жасалған қос қабырғалар өткізгіштік пен конвекцияны азайтады, ал шағылыстыратын қабат сәулеленуді азайтады. Нәтижесінде ыстық сусындар ыстық болып қалады, ал суық сусындар ұзақ уақыт суық болып қалады.
4. Электр және магнетизм: шамдар, зарядтағыштар және электрондық жабдықтар
Шамды қосқан кезде, электрондар электр тізбегі арқылы өтеді. Қосқыш автоматты ажыратқыш және автоматты ажыратқыш қызметін атқарады. Қазіргі заманғы жарықдиодты шамдар қыздыру шамдарына қарағанда энергияны тиімдірек пайдаланады, себебі олар электр энергиясын жарыққа тиімдірек түрлендіреді және аз жылу шығарады.
Ұялы телефон зарядтағышы қабырға розеткасынан айнымалы токты (АТ) батареяға қажетті тұрақты токқа (ТТ) түрлендіреді. Адаптердің ішіндегі компоненттер кернеуді төмендетеді және токты тұрақтандырады. Бұл принцип зарядтауды қауіпсіз етеді және құрылғының қажеттіліктеріне жауап береді.
Магниттер динамиктерде, желдеткіштерде және электр қозғалтқыштарында да болады. Электр қозғалтқыштары магнит өрістері мен электр токтарының өзара әрекеттесуі арқылы электр энергиясын кинетикалық энергияға айналдырады. Сондықтан, блендер, кір жуғыш машиналар және су сорғылары сияқты көптеген қозғалмалы тұрмыстық техника электромагнетизм тұжырымдамасына сүйенеді.
5. Толқындар: дыбыс, музыка және байланыс
Дыбыс – ауа сияқты орта арқылы таралатын механикалық толқын. Біз сөйлеген кезде дауыс байламдарымыз дірілдеп, қысым толқындарын тудырады, оларды құлағымыз дыбыс ретінде қабылдайды. Үлкен бөлмелерде дыбыс толқындары қабырғалардан немесе қатты беттерден шағылысқандықтан жаңғырық пайда болады. Сондықтан залдарда, мешіттерде және музыкалық студияларда акустикалық дизайн маңызды.
Толқындар сонымен қатар қазіргі заманғы байланыстың негізін құрайды. Радио сигналдар, Wi-Fi және ұялы байланыс желілері электромагниттік толқындармен жұмыс істейді. Ұялы телефондар кедергілерді болдырмау үшін реттелген белгілі бір жиіліктер арқылы деректерді жібереді және қабылдайды. Әлсіз сигнал кедергілерге (қалың қабырғаларға), таратқыштан тым алысқа немесе басқа толқындардың кедергісіне байланысты болуы мүмкін.
6. Оптика: айна, көзілдірік және ұялы телефон камералары
Жарықтың физикасы (оптика) күнделікті әрекеттерде айқын көрінеді. Айна жарықты шағылыстырады, бұл бізге өз шағылысымызды көруге мүмкіндік береді. Көзілдіріктер жарықты сындыру үшін линзаларды пайдаланады, сондықтан кескін тор қабыққа тікелей түседі. Жақыннан көретін адамдар (миопия) әдетте ойыс линзаларды, ал алыстан көретін адамдар (гиперопия) дөңес линзаларды киеді.
Ұялы телефон камералары жарықты сенсорға фокустайтын линзалар принципі бойынша жұмыс істейді. Автофокус сияқты мүмкіндіктер жүйенің фокустау қашықтығын автоматты түрде реттеуін пайдаланады. Тіпті «боке» әсері немесе фон бұлыңғырлығы да өріс тереңдігімен және линзаның жарықты қалай өңдейтінімен байланысты.
7. Қысым және сұйықтықтар: сабандар, сорғылар және көлік шиналары
Түтік арқылы ішкен кезде, біз сору арқылы түтіктің ішіндегі ауа қысымын төмендетеміз. Сыртқы ауа қысымының жоғарылауы сұйықтықты түтікпен жоғары қарай итереді. Бұл сұйықтық қысымы принципінің қарапайым мысалы.
Су сорғылары мен шприцтер де қысым айырмашылықтарын пайдаланады. Сонымен қатар, көлік шиналары ішіндегі ауа қысымы көліктің салмағын ұстап тұратындықтан және тегіс емес беттермен жүргенде жұмсақтықты қамтамасыз ететіндіктен жұмыс істейді. Жеткіліксіз үрленген шиналар отын шығынына және шиналардың тез тозуына әкелуі мүмкін, ал шамадан тыс үрленген шиналар жайлылықты төмендетіп, тайғанау қаупін арттыруы мүмкін.
8. Физика және қауіпсіздік: дулығалар, тежегіштер және қорғаныс құралдары
Көптеген қауіпсіздік құрылғылары физикаға негізделген. Дулығалар соққы энергиясын сіңіру және соққы уақытын ұзарту арқылы басты қорғайды, осылайша басқа түсетін шың күшін азайтады. Көлік тежегіштері кинетикалық энергияны үйкеліс арқылы жылуға айналдырады; сондықтан олар үздіксіз пайдаланудан кейін қызып кетуі мүмкін. Физиканың қолданылуы көпірлерді, жер сілкінісіне төзімді ғимараттарды, тіпті қауіпсіздік белдіктері мен қауіпсіздік жастықтарын жобалауда да айқын көрінеді.
Жабу
Физика өмірден алшақ ғылым емес; ол шын мәнінде бізді қоршаған әлемнің қалай жұмыс істейтінін түсіндіреді. Күнделікті өмірдегі физика ұғымдарын - қозғалыс, энергия, жылу, электр энергиясы, толқындар, жарық және сұйықтықтарды түсіну арқылы біз технологияны жақсырақ бағалай аламыз, энергияны ақылмен пайдалана аламыз және күнделікті іс-әрекеттерімізде қауіпсіз бола аламыз. Физиканы нақты өмірлік тәжірибелермен байланыстырған кезде үйрену оңайырақ болады: ас үйден көшеге, сыныпқа, күн сайын қолданатын телефон экрандарына дейін. Назар аударсақ, күнделікті өмір шын мәнінде қызықты «физика зертханаларына» толы.
