Контакты jokoil@mail.ru КАРТА САЙТА English

Энергодинамическая система физических величин и понятий

(ЭСВП)


Не смешивать с СИ, унифицирующей ЕДИНИЦЫ измерений (разъяснение).

На Главную

Кому и зачем это нужно?

К сведению студентов

Основные понятия физики

Формы и виды энергии

Классификация физических систем

Основная идея системы величин

Таблицы физических величин

Итоги и выводы:

     Формы и виды движения

     Подробно об угле поворота

     О движении тела по орбите

     Заряды физического поля

     Новые единицы величин         колебаний и волн

     Новая единица         температуры

     Новый взгляд на         явления переноса

     Критерии подобия всюду

     Современная революция         в метрологии

Системный подход в экономике

История систематизации
величин и единиц


Необходимость модернизации
обучения физике


Учебно-наглядные пособия


Новости сайта

Шутки на тему сайта


Oб авторе проекта

Коган И.Ш.

Физическая система и ее свойства

СОДЕРЖАНИЕ
1. Что такое физическая система?
2. Свойства физической системы
3. Что такое обобщенная физическая система?


Окружающий нас мир необозрим и неисчерпаем. Познать его в целом невозможно, ведь мы даже не знаем, где границы этого целого. Любое исследование может касаться лишь какой-то мысленно выделенной части целого, которую и называют коротко системой. Греческое слово systema буквально означает “целое, составленное из частей”.

1. Что такое физическая система?

Слово “система” часто ассоциируется с политикой, экономикой, педагогикой, то есть с гуманитарными науками. В данной статье речь идет физической системе.

Имеется несколько определений физической системы. Например, определение физической системы из Википедии: “часть физического мира, избранная для анализа”. Это определение почти совпадает с определением из интернет-энциклопедии Глоссарий.ру: “Физический объект − выделенная для анализа часть физического мира”. А.Вейник (1968, с.19) дает такое определение физической системы: “Система представляет собой определенное количество материи, которая мысленно отделена от окружающей среды контрольной поверхностью“.

В физике применяется также понятие “термодинамическая система”, которое определяется в БСЭ, как “совокупность физических тел, которые могут взаимодействовать энергетически между собой и с другими телами, а также обмениваться с ними веществом”. Классификация термодинамических систем касается только тепломеханических систем, учитывающих только две формы движения: тепловую и механическую. Поэтому для физических систем необходимо более обобщенное определение.

Физическую систему мы не в состоянии изучить во всей совокупности ее внутренних взаимосвязей, настолько велико их количество, но обычно в этом нет необходимости. Нас интересует обычно весьма ограниченное количество свойств системы. А влияние всех остальных свойств той же системы мы готовы условно считать пренебрежимо малым, то есть не учитывать их.

Синтезировав определения из различных первоисточников, можно прийти к такому определению: Физическая система – это часть материального мира, мысленно выделенная наблюдателем для решения поставленных им задач.

2. Свойства физической системы

Под свойством системы понимают одну из характеристик системы, имеющую численное значение. В термодинамике вместо термина “свойство системы” применяют термин “параметр состояния системы”. В технике говорят о конструктивных параметрах изделия (системы). В физике в целом и особенно в метрологии предпочитают применять более общий термин “физическая величина” (или просто величина). Это понятие достаточно сложное и ёмкое, поэтому о нем рассказано подробно в отдельной статье.

Параметры, характеризующие систему, определяют и состояние системы. Точнее, состояние определяют численные значения этих параметров с учетом той системы единиц измерений, которые применяются в определяющем уравнении. Имеются и такие параметры, которые характеризуют не одно какое-нибудь свойство системы, а комплексно отражают состояние системы, то есть они зависят сразу от нескольких параметров, являются функциями этих параметров. Их называют функциями состояния.

Рассмотрим для примера такую физическую систему, как ёмкость, заполненную газом. Если изменение объема этой ёмкости происходит медленно, то можно исследовать взаимосвязь только между изменениями двух параметров: объема и давления газа. Если же объем изменяется быстро, то нам придется учитывать изменение третьего параметра – термодинамической температуры газа. А совокупное изменение всех этих параметров определяет изменение внутренней энергии системы. Подбор количества исследуемых параметров диктуется только необходимой точностью описания состояния системы.

Другой пример: при движении какой-нибудь детали механизма нас интересуют такие параметры, как скорость разных точек детали, конфигурация детали, плотность ее материала. Это позволяет определить силы инерции, действующие на деталь и на отдельные ее части. А если к числу параметров мы добавим температуру, то тогда сможем изучить поведение детали при ее нагреве или охлаждении.

В любом случае при исследовании любой физической системы мы сужаем свои интересы не только рамками определенного количества интересующих нас параметров, но и связываем себя рамками какого-то ограниченного пространства и какого-то ограниченного промежутка времени.

3. Что такое обобщенная физическая система?

Естественно предположить существование такой сверхсистемы (обобщенной физической системы), которая характеризуется всеми известными и даже пока еще неизвестными свойствами. Тогда любая конкретная физическая система будет являться лишь частным случаем обобщенной физической системы. В этом предложении и сосредоточена вся суть проблемы обобщения и систематизации физических величин.

Идея о существовании обобщенной физической системы применена в работе И.Когана (2003) и обрела законченную форму в его монографии (2006). Эта идея продолжила развитие основных идей энергодинамики (А.Вейник, 1968), как дедуктивного метода познания.

Значение дедуктивного метода подчеркнуто в теории Ю.Кулакова (70-е годы ХХ века): “Начиная с Галилея и по настоящее время, физика, как правило, строится и излагается индуктивно, т. е. из огромного множества наблюдений и опытных фактов выбирается небольшое число свойств и вырабатываются основные понятия, в терминах которых формулируется физическая теория. Я предлагаю дедуктивный путь построения физики.” Ю.Кулаковым был создан единый универсальный язык, на котором написаны все фундаментальные физические законы. Так что идеи А.Вейника (1968) и Ю.Кулакова (2004) родственны в своей основе. О том же говорит и В.Эткин (2008), развивая идею о существовании обобщенной физической системы: “Особенностью энергодинамики является и то, что она рассматривает всю совокупность взаимодействующих тел или частиц как единое неравновесное целое.”

Дедуктивный метод, то есть путь от общего к частному − вот то главное, что легло в основу идеи об обобщенной физической системе и в основу данного сайта. Применительно ко всей проблеме обобщения и систематизации в физике мы бы так сформулировали эту идею: Законы для обобщенной физической системы универсальны и применимы для любой физической системы. Все физические системы − это частные случаи обобщенной физической системы.

Идея, лежащая в основе понятия “обобщенная физическая система", легла в основу иерархии уровней обобщения и систематизации физических величин.

Литература

1. Бахмутский А., 2007, Доминант понятия «система». В сб. «Системные исследования и управление открытыми системами», Хайфа, Центр "Источник информации", вып. 3, с.с.9-19.
2. Вейник А.И., 1968, Термодинамика. 3-е изд. – Минск, Вышейшая школа, 464 с.
3. Коган И.Ш., 2003, Пути решения проблемы систематизации физических величин. – http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/7073.html
4. Коган И.Ш., 2006, Обобщение и систематизация физических величин и понятий. Хайфа, 207 с.
5. Кошарский В., 2006, Системный подход – путь к познанию и решению проблем. – Сборник “Системные исследования и управление открытыми системами“ Вып. 2, Хайфа, Центр “Источник информации“, с.с. 9 – 19.
6. Кулаков Ю.И., 2004, Теория физических структур. – М.: 2004. 847 с.
5. Эткин В.А., 2008, Энергодинамика (синтез теорий переноса и преобразования энергии). – СПб.: Наука, 409 с.


© И. Коган Дата первой публикации 01.03.2008
Дата последнего обновления 02.03.2014

Оглавление раздела Предыдущая Следующая