Экспериментальные законы природных процессов
1. Любой эксперимент проводится при каких-то определенных условиях, и выявленный закон может претендовать на истинность именно в этих условиях. Если условия опыта изменить, то такой закон может оказаться нарушенным.
Обратимся к уже рассмотренному закону Бойля. Во время своих опытов Бойль постепенно, медленно, увеличивал давление p поршня на воздух, измеряя при этом остававшийся под поршнем объем V воздуха. Однако, если бы он сжимал воздух быстро, помещая на поршень сразу тяжелые грузы, то связь давления p с объемом V оказалась бы иной. Дело в том, что при сжатии газа его температура повышается, что тоже сказывается на давлении газа. Однако при медленном сжатии воздух в стакане успевает остыть, и его температура в опытах Бойля практически не менялась. Поэтому законом Бойля можно пользоваться только тогда, когда температура газа (и, конечно, его масса) не меняется.
Далее, во время своих опытов Бойль не очень сильно сжимал воздух – приблизительно от 104 Па до 106 Па.
Спустя 200 лет француз Анри Реньо выяснил, что в области больших давлений обратная пропорция между p и V нарушается. На рис. 2 пунктирной линией нанесен график связи давления газа с его объемом согласно закону Бойля, а сплошной линией – график связи p с V согласно современным данным.
Уже при давлении, превышающем атмосферное в 60 раз, закон Бойля нарушается. Поэтому о законе Бойля говорят, что он имеет ограниченную область применимости – область не очень высоких давлений газа.
Ограниченной оказывается область применимости и у других экспериментальных законов. Вспомните, например, закон Ома. Ом экспериментально установил, что сила тока I, текущего по металлической проволоке, пропорциональна напряжению на ее концах. Но попробуйте повторить опыт Ома, когда температура проволоки не остается неизменной!
Фронтальная экспериментальная работа
Проверьте закон Ома, используя в качестве проволоки металлическую нить электрической лампочки или спираль электроплитки.
Постройте экспериментальный график зависимости I от U по результатам вашего эксперимента и сравните его
с графиком на рис. 3.
Посмотрите, не накаляется ли нить (спираль) при тех значениях силы тока, когда ваш график начинает заметно отличаться от прямой 
. Можно ли утверждать, что закон Ома выполняется только при небольших токах, когда температура провода практически не меняется?
2. Сами измерения многих физических величин основываются на определенных теоретических представлениях об окружающем мире, так что полученные на их основе экспериментальные законы не могут быть «более истинными», чем эти теоретические представления. Например, во многих астрономических исследованиях измеряется расстояние до планет Солнечной системы. Это можно сделать двумя способами – с помощью 3-го закона Кеплера или с помощью радиолокатора (см. задание 5 из упр. 1). В первом случае мы фактически признаем истинной коперниковскую картину движения планет вокруг Солнца, ведь законы Кеплера сами получены на основе именно такой картины. Использование же радиолокатора основано на представлении о том, что существуют электромагнитные волны, что они распространяются со скоростью c = 3•108 м/с и отражаются от препятствий (в том числе от планет).
Немного больше о технологиях >>>
Электрические цепи с нелинейными преобразователями и оперативная коррекция режима энергосистемы
Рассматриваются электрические цепи с нелинейными преобразователями.
Показывается, что в такимх цепях достигается оптимум некоторой выпуклой функции
токов электрической цепи. Далее рассматривается задача оперативной коррекции
режима энергосистемы и формулируется критерий качества ...
Об ориентационном взаимодействии спиновых систем
В
предыдущей статье [1] при анализе результатов экспериментов по изучению
ядерного магнитного резонанса в системе ядерных спинов [2, 3] был сделан вывод
о несводимости обнаруженного в экспериментах спин-спинового взаимодействия к
теплообмену, а также к электрическому или магнит ...
