Природные эффекты удивляют человека красотой и разнообразием, а иногда пугают стихийной силой. Изучение физических, биологических, химических явлений помогает разобраться в окружающем мире. Постоянные видоизменения встроены в природу, что подтверждает изречение Гераклита: «Всё течёт, всё изменяется». Иногда преобразование сопровождается переменой состава, появлением новых веществ.
Физические явления не разрушают атомную структуру, не изменяют общую массу и состав. Кристаллизация, испарение, перемещение, измельчение — примеры таких трансформаций, которые влияют только на агрегатное состояние, температуру или форму тела.
Классификация
Многообразие физических явлений изучают разные подразделы науки:
- световые — оптика;
- звуковые — акустика;
- тепловые — термодинамика;
- механические — кинематика, динамика, статика;
- электрические — электродинамика.
Развитие знаний о строении атома привело к появлению физики элементарных частиц.
Световые и оптические физические явления
Яркое Солнце, горящая лампа — образцы светящихся тел. Более сложные оптические эффекты объясняют отражением и преломлением света, обусловленным разностью скоростей в неодинаковых средах. Луч меняет направление на границе воздуха с водой или другой прозрачной жидкостью, отчего кажется, что предмет искажает форму и размер. Примеры оптической рефракции: ложка в стакане с чаем, стебли цветов в вазе.
Узнаваемое природное световое явление — радуга. Атмосферные капли воды выступают в качестве призм, преломляющих свет и образующих цветовой спектр. Красочные радужные облака также объясняются преломлением водяными капельками солнечных лучей, падающих под определённым углом.
Фото: «радужные» облака
Интересный факт: сказочную «шапку-невидимку» теоретически можно сделать, используя свойство прозрачного материала становиться невидимым в прозрачной среде. Отбелённый предмет пропитывают жидкостью с сильным лучепреломлением и помещают в сосуд с этим же раствором.
Механические явления
Обширный раздел физики, описывающий движение и взаимодействие тел. Смена положения объектов относительно друг друга происходит непрерывно: движутся люди, животные, автомобили, реки.
Законы механики значимы для человеческой деятельности. Например, вибрация используется:
- строителями для возведения фундаментов;
- станочниками для измельчения металлической стружки;
- работниками сельского хозяйства при сортировке зерна;
- в приспособлении, уменьшающем бортовую качку судна.
Движение характеризуется скоростью и силой воздействия тел друг на друга. Различают силы притяжения, трения, упругости. На все земные объекты действует сила атмосферного давления.
Интересный факт: лебедь, рак и щука из басни Крылова не сдвинули воз, так как тянули в разные стороны. Однако, с научной точки зрения движение возможно. Результат зависит от сложения сил и угла между ними.
Водопад — наглядный пример механического явления. Громадная масса воды со скоростью устремляется вниз. Тяжёлые струи выбивают в месте падения почву, образуя водоём.
Тепловые физические явления
Это категория процессов, которые происходят с материальными телами под воздействием температуры. Показательная природная иллюстрация: сосульки превращаются в жидкость от тёплого весеннего солнца, а ночной холод покрывает лужицы корочкой льда.
Наиболее распространёнными температурными метаморфозами материи называют:
- кипение, испарение;
- нагревание;
- плавление;
- охлаждение, замерзание;
- отвердевание.
Передача тепла всегда происходит от горячего к менее нагретому телу. Конвекция — способ теплообмена потоками воздуха или жидкости. Примеры: обогрев комнаты с помощью горячей батареи, сушка волос феном. Солнце обогревает планеты с помощью теплового линейного излучения, исходящего от горячей плазмы.
Фото: замерзание и кипение воды
Переходы агрегатного состояния воды особенно наглядны. На фото видно, как при 100° вода бурлит и начинает испаряться.
Звуковые физические явления
Марк Твен написал смешной рассказ о коллекционере, скупающем многократное эхо. Действительно, эффект возвращения звуковых волн, отражённых от препятствия, завораживает. Эхо откликается разными голосами и приходит через отличающиеся промежутки времени.
Звуки подчиняются тем же законам, что и световые волны: угол падения равен углу отражения. Акустику используют в театральных залах, схеме эхолота. Земной мир наполнен звуками, которые человек воспринимает органом слуха, ушами.
Интересно: летающие насекомые издают жужжание разной тональности. Крылышко — колеблющаяся пластинка. Число взмахов крыльев и амплитуда колебания влияют на издаваемый звук. Муха делает 350 взмахов в секунду, а шмель — 220. Менее проворные жуки испускают низкие тона.
Электромагнитные явления
«Электрон» по-гречески означает «янтарь». Способность минерала при трении притягивать другие частицы положила начало электричеству, которое изучает свойства зарядов и тока. Электризация связана с перераспределением зарядов тел, их взаимодействием. Движение электрических частиц создаёт ток, который всегда сопровождается магнитным полем.
Интересно: для зажигания лампочки в 15 ватт электричеством, образующимся при трении шерсти кота, надо погладить 1,5 млрд. животных.
Гроза
В тучах, гонимых ветром, появляется сильное поле с отрицательным зарядом. За счёт электростатической индукции в других облаках и окружающих телах образуются частицы с противоположным знаком. При сближении объектов возникает разряд — молния.
Фото: схематическое изображение образования грозового разряда
Чем больше тело, тем сильнее оно притягивает молнию. На этом основано действие громоотвода, соединённого с Землёй.
Микроволновая печь
Излучение магнетрона изменяет направление поля, заставляя молекулы продуктов колебаться с высокой частотой. Молекулярное трение выделяет энергию, разогревающую еду.
Сочетание явлений
Природные эффекты часто совмещают несколько физических проявлений. Грозу с разрядом, громом и вспышкой можно отнести к электрической, звуковой, световой категории. Горение также состоит из одновременных физических процессов: светового и теплового излучения, плавления, испарения в сочетании с химическими реакциями окисления.
Фото: горение — сложный физико-химический процесс
Изучение физических явлений помогает ориентироваться в окружающей среде. Удачный прыжок с
парашютом, грамотное вождение автомобиля, обращение с огнём невозможно без понимания
базовых законов. Исследование мира — увлекательное и полезное занятие.
