1. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД В ИЗУЧЕНИИ ФИЗИКИ

Извечная мечта человечества о построении картины мира из единых основополагающих понятий, недостижима, поскольку при каждом новом шаге познания открываются явления, заставляющие корректировать исходные представления, т.е.

Однако стремление к этой мечте позволяет находить области знаний, явлений природы с одинаковыми, аналогичными закономерностями, что приводит к описанию их уравнениями одинакового вида.

Классическим примером того служат силы взаимодействия между массами или между зарядами:

где F – сила гравитационного (индекс «т») или электрического (индекс «q») взаимодействия; G – системный, размерный коэффициент (гравитационная постоянная); m – гравитационные заряды (массы); - системный, размерный коэффициент; q – электрические заряды.

Другим примером могут служить уравнения гармонических колебаний одинаково описывающих движения механических, электрических и других величин.

где А – текущее значение колеблющейся величины; - циклическая (круговая) частота колебаний; t – текущее время; - начальная фаза колебаний.

Можно привести и другие примеры.

Прежде всего, эта одинаковость, аналогичность позволяет легче осваивать, изучать уже существующую, сложившуюся физику. Студенту достаточно уловить закономерности в одном разделе физики и формально использовать их при изучении другого раздела.

Для этого у студента надо создать соответствующую целевую обучающую установку.

Кроме того, системный подход позволяет более плодотворно проводить исследовательские работы и получать новые знания, открывать новые явления. Поскольку он помогает целенаправленно сформулировать парадигму исследования. Известно, например, что Фарадей, предполагая аналогию законов электрического и магнитного полей, открыл закон электромагнитной индукции.

Суть системного подхода заключается в разделении, расчленении характеристик энергетических систем на функциональные элементы, выполняющие, реализующие сходные, одинаковые функции независимо от энергетической системы, которую они характеризуют. Под энергетической системой будем понимать устоявшиеся в физике понятия:

- механическая система (кинематика, динамика);

- электрическая система (электродинамика);

- гидро-, пневмосистемы (гидродинамика, аэродинамика и т.п.);

- тепловые системы (термодинамика);

- и так далее.

Все мыслимые характеристики системы можно

разделить на две функциональные группы:

- активные характеристики;

- пассивные характеристики.

Активные характеристики являются мерой,

причиной взаимодействия в системе. Пассивные характеристики являются мерой преобразования взаимодействий, мерой потерь энергии. Отсюда логически следует, что основные взаимосвязи активных и пассивных характеристик – результат их взаимодействий можно записать в следующем виде:

Р= КА /П,

где Р – результат взаимодействия; А – активная характеристика; П – пассивная характеристика К – системный (размерный) коэффициент.

Например, для конкретных энергетических систем результат взаимодействия активных и пассивных характеристик имеет вид, приведённый в таблице 1:

Взаимосвязь характеристик в различных системах

Таблица 1

Механическая система	Поступа тельное движение		-результат взаимодействия; -активная характеристика; -пассивная характеристика.
	Враща тельное движение		-результат взаимодействия; -активная характеристика; -пассивная характеристика.
Электри ческая система			-результат взаимодействия; -активная характеристика; -пассивная характеристика.
Гидро-, пневмо система			-результат взаимодействия; -активная характеристика; -пассивная характеристика; -пассивная характеристика.
Тепловая система			-результат взаимодействия; -активная характеристика; -пассивная характеристика.

В таблице обозначено:

- ускорение линейное; - сила; - масса; - ускорение вращения; - момент силы; - момент инерции в механической системе или сила тока в электрической системе; - напряжение на участке цепи (разность потенциалов); - сопротивление электрическое, гидро-, пневмо-, или тепловое (индекс соответствует рассматриваемой системе); - скорость гидро- или пневмопотока; - объём жидкости или газа; - сечение канала, трубы, по которому движется поток; - температура; - количество теплоты;

Следует заметить, что выражение для сопротивления одинаково для всех систем

,

где - удельное сопротивление материала, среды, в котором распространяется поток (индекс такой же, как и для сопротивления, соответствует рассматриваемой системе); - длина пути, по которому распространяется поток; - сечение потока, проводника, трубы.

Такой подход позволяет составить таблицу подобия характеристик систем.

Таблица подобия

Таблица 2

Следует отметить, что в таблице подобия дано

новое понятие «Теплоиндуктивность» образованное, как в таблице Менделеева, принадлежностью к одноимённому столбцу и предполагающее новые тепловые свойства.

Функциональный элемент:

Вид взаимосвязи активных и пассивных характеристик одинаков для всех энергетических систем.

Опираясь на системный подход, изложим основные направления, разделы физики.