8. Физика как игра человека с природой

Благочестивый патриарх Ной проснулся в мокрой постели и понял, что начался Всемирный Потоп.

Вода прибывала на глазах, потому Ной с криком: «Полундра! Спасайся, кто может!» побежал на вершину холма, где стоял почти готовый Ковчег длиною в триста локтей. Две мысли не давали праведнику покоя: во-первых, успеют ли плотники закончить ковчег (работы оставалось на день), во-вторых — скоро ли вода покроет самую высокую гору на Земле.

• Как должен был бы действовать Ной, чтобы ответить на эти вопросы?

1. Нанести на стену деления через один локоть.
2. Измерить высоту холма и высоту самой высокой горы.
3. Выяснить, на сколько вода поднимается за один час.
4. Предположив, что вода каждый час поднимается одинаково, вычислить время затопления холма и горы.
5. Проверить, обоснованно ли это предположение.

Как видите, чтобы ответить на эти жизненно важные вопросы, Ной должен был предусмотреть ход драматических событий.

Вот что ему пришлось сделать:

1. Понять, что из всех событий, какие происходят в природе, сейчас самое важное — подъем воды.
2. Обратить внимание на «главных героев» — Воду, Холм, Гору. Ввести числа, которые помогут уследить за событиями (высоту уровня воды, высоту холма и горы, время подъема воды).
3. Сделать (или применить готовое) устройство, позволяющее измерить эти числа (линейка для измерения высот, Солнце для измерения времени).
4. Найти, как связаны между собой измеренные числа: увидеть, что если за два часа вода поднимется на один локоть, то за восемь часов — на четыре локтя.
5. Получить те числа, которые дают ответ на вопросы, поставленные в самом начале работы.

Согласитесь ли вы, что людям приходится играть с природой и цель в этой игре — выживание?

Так вот, те пять действий, которые пришлось сделать патриарху Ною — это пять ходов в игре с природой; их приходится делать всякий раз, когда природа загадывает загадки или преподносит сюрприз.
Люди, способные делать эти ходы, называются физиками.

Чтобы устоять в игре с природой, нужно:

1. Выделить интересующие вас события — физические явления.
2. Указать главных участников этих событий — физические тела.
3. Ввести числа, помогающие следить за явлениями и телами, — физические величины.
4. Придумать (или использовать готовые) устройства для наблюдения и измерения — физические приборы.
5. Установить связи (соотношения) между физическими величинами — физические законы.
6. Получить с помощью физических законов ответы на те вопросы, ради которых делались предыдущие действия.

Если все это проделать, возникнет упрощенная картина событий — физическая модель.
Для Потопа физическая модель будет выглядеть примерно так:

Теперь можно написать короткий рецепт разгадки природных загадок (он же — рецепт решения задач):

1. Поставьте вопросы, на которые вы хотите ответить.
2. Сконструируйте физическую модель.
3. С помощью физической модели получите ответ на поставленные вопросы.

43. Остров сокровищ
Пираты спрятали сокровища в специально вырытой шахте на острове. Если возникнет угроза вторжения на остров, они зальют шахту водой по каналу, проведенному из моря. Могут ли пираты определить время, которое понадобится для затопления шахты, не затапливая ее?

Лабораторная работа «Водоворот»

Бывалые люди говорят, что человека, попавшего в водоворот, затягивает на дно.

• Можно ли это проверить?
• Какие способы проверки вы предлагаете?
• Нельзя ли сделать комнатный водоворот?
• Как с помощью комнатного водоворота проверить утверждение бывалых людей?

Лабораторная работа «Весы Тарзана»

Закрепите метровую линейку на краю стола. У вас есть гири 100, 200, 300 г. Можете ли вы предсказать, как сильно прогнется линейка, если подвесить на ее конец груз 150, 250, 700, 1000 г?

• Подчиняются ли «весы Тарзана» вашему предсказанию?

Нарисуйте таблицу, постройте график, запишите формулу, помогающую сделать предсказание.

ПРЕЛЮДИЯ, ИЛИ КАК ИГРАТЬ С ПРИРОДОЙ

10. Физика и всё-всё-всё