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?

Разъяснение основных терминов

Формы и виды энергии

Условия успешной систематизации

Классификация физических систем

Основная идея системы

Таблицы физических величин

В чем новизна сайта?

     Формы и виды движения

     Подробно об угле поворота

     О движении тела по орбите

     Систематизация величин         силовых полей

     Систематизация величин         колебаний и волн

     Новая размерность         температуры

     Обобщение явлений         переноса

     Критерии подобия всюду

     О природе размерности


Системный подход в экономике

История проблемы

Учить физику по-новому!

Учебно-наглядные пособия


Каталог ссылок

Новые страницы сайта

Шутки на тему сайта


Oб авторе проекта

Коган И.Ш.

О необходимости изменения методики преподавания механики в вузе

АННОТАЦИЯ. Современная методика преподавания механики в вузе нелогична и не адекватна природе. Высказывается мнение о необходимости смены этой последовательности. Особый упор делается на расширение современной записи второго закона Ньютона до обобщенного уравнения динамики.

ПРИМЕЧАНИЕ: Для получения краткой справки по поводу недостаточно ясных, редко применяемых или введенных автором сайта терминов пройдитесь по ссылке Предметный указатель (от А до О и от П до Я).

Современная методика преподавания механики в вузе

Механика, как, впрочем, и вся физика, изучается сейчас с помощью исторического метода, который заключается в том, что студентам излагаются сведения в том же временном порядке, в каком их постигала наука. Сначала очень подробно изучаются законы Ньютона вместе с принципом относительности Галилея, которые действуют только в инерциальных системах отсчета. При этом само понятие “инерция“ не вводится и не разъясняется, а просто говорится о том, что первый закон Ньютона сформулирован в виде закона инерции, а все системы отсчета, относительно которых тела движутся равномерно и прямолинейно, названы инерциальными.

При рассмотрении инерциальных систем отсчета вводится понятие “сила“ и рассматриваются разновидности сил, вводятся понятия о консервативных силах и консервативных системах, изучаются основные три закона сохранения и многое другое. При этом у студентов создается твердое впечатление о том, что нас со всех сторон окружают только инерциальные системы отсчета. И когда приступают к изучению неинерциальных систем отсчета, из которых самыми важными являются вращательные системы, последние воспринимаются как какое-то досадное исключение из общего правила. Этому способствует и одна чисто психологическая деталь: приставка “не“ на уровне подсознания всегда воспринимается как нечто отрицающее главное, основное. Именно в этот момент о силах инерции говорят, как о каких-то фиктивных силах, помогающих тем не менее провести расчеты равнодействующих сил в неинерциальных системах отсчета и сопоставить эти расчеты с уже освоенными ранее расчетами в инерциальных системах отсчета, применяя так называемый принцип Д'Аламбера.

Природа указывает на необходимость другой методики преподавания механики

В природе все обстоит с точностью наоборот по сравнению с той методикой, которая была описана выше. Именно вращательное движение является устойчивой формой движения. А любое прямолинейное движение принципиально неустойчиво, так как оно вследствие неизбежных флуктуаций и сопротивления среды либо превращается во вращательное движение, либо распадается на два противоположно направленных вращательных движения, то есть на два вихря. Условие реальности указывает на то, что прямолинейное движение является математической абстракцией, когда радиус кривизны траектории движения тела устремляют к бесконечности. Если мы и изучаем системы, которым присуще прямолинейное движение, то лишь потому, что это применимо на практике, что это хорошо заметно и понятно, отчего и человеческий ум заметил его раньше всех прочих форм движения.

С точки зрения систематизации физических величин единая система отсчета единой обобщенной формы движения является инерциальной. Согласно условию аналогий, одному из условий успешной систематизации физических величин, все системы отсчета должны быть инерциальными. И если с этим согласиться, то сам термин “инерциальная система“ становится излишним, как, впрочем, и термин “неинерциальная система“.

Силы инерции − реальные силы противодействия

В работе Дж.Асанбаевой (2001) доказывается, почему силы инерции являются вовсе не фиктивными, а вполне реальными физическими величинами, являющимися одной из составляющих суммы сил противодействия тела внешнему энергетическому воздействию. Особое внимание силам инерции уделяется при изучении механики потому, что при практических расчетах удобно пренебречь на первых порах другими двумя составляющими суммы сил противодействия: упругими силами противодействия и силами трения. А вот противодействием сил тяготения пренебречь удается далеко не всегда, их приходится учитывать. И тогда начинают говорить об эквивалентности сил инерции и сил тяготения, хотя природа этих сил различна.

Так не проще ли сразу объяснить студентам уравнение динамики, представить тело как физическую систему, а внешнее воздействие на тело приравнять сумме противодействий тела и силовых полей, в которых оно находится. После этого можно изучать все то же самое, что изучают сейчас. И при этом объяснить студентам, что инерциальные системы отсчета – всего лишь удобная для практики абстракция, без которой, в принципе, можно обойтись.

Силы инерции − не единственные силы противодействия

Вырисовывается такая последовательность причинно-следственных связей при объяснении взаимосвязей, например, при прямолинейном движении. Если следовать мысленно от следствия (ускорения) до причины (воздействия на тело), то для расчета ускорения, приобретаемого телом, определяющей величиной согласно второму закону Ньютона является сила инерции FI , а не просто воздействующая на систему сила F. Сила инерции является лишь одним из слагаемых результирующей противодействующей силы. А результирующая противодействующая сила равна и противоположна по знаку воздействующей на систему силе F. Непростая причинно-следственная цепочка, но ведь и механические формы движения сложнее, чем это кажется на первый взгляд.

Добавляется еще и педагогический аспект. В памяти “железно“ запечатлевается формула второго закона Ньютона в записи ma = F, или, того хуже, в записи F = ma, противоречащая принципу причинности. Тогда как верная запись второго закона Ньютона a = FI /m. В подсознании движение всегда ассоциируется с силой, но вот с какой конкретно, непонятно. А речь-то ведь идет в записи второго закона Ньютона только о силе инерции. Если же подставить в эту форму записи результирующую силу противодействия, то есть, сумму силы инерции, упругой силы противодействия и силы трения, то кроме одного произведения ma окажется сумма нескольких произведений физических величин. Именно это и следует заложить в подсознание. Проще говоря, следует дать понять, что формула ma = F отражает лишь частный случай противодействия тела внешнему воздействию.

Наконец, второй закон Ньютона в виде уравнения динамики необходимо обобщить и на другие формы движения: вращательную и орбитальную. И тогда необходимость в том, чтобы придумывать и изучать неинерциальные системы отпадет сама собой.

Литература

1. Асанбаева Дж.А., 2001а, Новая модель ядра атома в виде протон-нейтронной решетки. – Бишкек: Кыргыз Жер №1, также http://newphysics.h1.ru/sep_art/nuclear.htm.


© И. Коган Дата первой публикации 1.03.2008
Дата последнего обновления 19.12.2010

Оглавление раздела Предыдущая Следующая