ИЕРАРХИЯ ФИЗИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ В КУРСЕ ОБЩЕЙ ФИЗИКИ В ТЕХНИЧЕСКОМ ВУЗЕ

Abstract

Для количественного описания любого физического явления необходимо привлекать физические и математические модели. Главным содержанием настоящей статьи является обсуждение некоторых из этих моделей, используемых при преподавании курса общей физики в технических высших учебных заведениях Российской Федерации. Мы также пытаемся установить иерархическую структуру этих моделей. Оказалось, что можно выделить несколько типов моделей: 1) модели первого уровня (базовые модели, которые не требуют для своей формулировки никаких других моделей); 2) двухуровневые модели, которые включают в себя несколько моделей первого уровня; 3) модели третьего уровня, которые обобщают несколько двухуровневых моделей. В качестве моделей первого уровня выделены материальная точка, нерастяжимая невесомая нить, абсолютно твёрдое тело, идеальная сфера, ньютоновская жидкость. В качестве примеров физических явлений, для количественного описания которых необходимы двухуровневые модели, выступают колебания математического, физического и пружинного маятников, колебания стрелки компаса, броуновское движение микрочастиц в жидкости. В качестве примеров моделей третьего уровня рассмотрены гармонический осциллятор и диффузионная модель, опирающаяся на уравнения Ланжевена. Приведены примеры использования моделей третьего уровня для описания физических явлений совершенно различной природы и различной пространственной протяжённости. Знание моделей третьего уровня с ориентацией на будущую специальность/специализацию поможет будущим бакалаврам техники и технологии успешно использовать знания, полученные при изучении курса общей физики. Полученные компетенции пригодятся при изучении специальных дисциплин, а также в их будущей практической деятельности.