Füüsika & Tehnika - I Kt Mõisted

Front 1

Maailmapilt

Back 1

on maailmavaateliste teadmiste süsteem, mille abil inimene tunnetab ümbritsevat maailma ja suhestab end sellega. Kui inimindiviid kasutab iseenda kohta mõistet mina, siis maailma moodustab kõik tema mina piirist mingis tähenduses väljapoole jääv. Maailmapildi kui süstematiseeritud info saamise füüsikaliste meetodite või mastaapse piiramatuse rõhutamisel kasutatakse sageli maailmaga samas tähenduses mõistet Universum. Maailma tasemelise struktureerituse ja eri tasemeid käsitleva info mitmekesisuse rõhutamisel kasutatakse maailma kohta mõistet Loodus. Erinevad loodusteadused tegelevad maailma erinevate struktuuritasemetega. Füüsika tegeleb kõigi tasemetega.

Front 2

Füüsika

Back 2

on loodusteadus, mis uurib täppisteaduslike meetoditega looduse kahte põhivormi – ainet ja välja. Füüsika käsitleb looduse kõige üldisemaid ilminguidehk füüsikalisi objekte. Objekt on see ese, nähtus või kujutlus, millele meie tegevus on parajasti suunatud. Füüsika eesmärgiks on välja selgitada looduse üldised põhjuslikud seosed ja konstrueerida looduse kõige üldisemad mudelid.

Front 3

Vaatleja

Back 3

on indiviid, kes kogub ja töötleb infot maailma kohta. Vaatleja tunnusteks on tahe (valikuvabaduse olemasolu), aistingute (maailmast tulevate signaalide) vastuvõtmine, mälu (salvestatud aistingute) kasutamine ja mõistuse (süllogistika) rakendamine.

Front 4

Aistingulise info saamine:

Back 4

maailmas leiab aset sündmus; vaatleja närviraku ehk retseptorini jõuab mingi füüsikalise nähtuse vahendusel signaal selle kohta; signaali infot kandev närviimpulss läheb ajusse, kus tekib sündmust peegeldav aisting. Erinevatest meeleorganitest pärinevate erinevate aistingute põhjal tekib ajus sündmusest terviklik taju. Seejärel kasutab aju mälus säilitatavaid varasemaid sellelaadseid aistinguid ja tajusid, rakendab mõistust (süllogisme) ning lõpptulemusena tekib sündmusest või objektist terviklik kujutlus ehk visioon. Füüsika koosneb eri vaatlejate poolt tekitatud ja omavahel kooskõlastatud visioonidest. Füüsika on maailma peegeldus visioonide ruumis.

Front 5

Süllogism

Back 5

(kr.k. syllogismos– järeldus) on tõese järelduse tegemine maailma kohta vaid mõistuse abil, ilma vastavat aistingut saamata. Näiteks: kui a = bja b = c, siis ka a = c.

Front 6

Maailmapildi aluseks...

Back 6

on vaatleja usk tema poolt maailma tunnetamisel kasutatava meetodi õigsusesse.

Front 7

Füüsikalise maailmapildi aluseks

Back 7

on usk loodusteaduslikku meetodisse. See meetod toimib alljärgnevalt. Vaatleja, kel on primaarseid ehk otseselt aistingutest tulenevaid visioone tekitatud piisavalt palju, asub mälu ja mõistuse abil konstrueerima sekundaarseid visioone, millega seonduvaid aistinguid ta veel pole saanud, kuid mis süllogistlikult tulenevad primaarvisioonidest. Seda tegevust nimetatakse hüpoteesi loomiseks. Nüüd asub vaatleja maailma mõjutama eesmärgiga esile kutsuda uuritavale sekundaarvisioonile vastav sündmus. Seda nimetatakse eksperimendiks. Kui vaatleja tõepoolest saab piisavalt täpselt sama aistingu, mille tekkimist ta prognoosis, siis teeb vaatleja järelduse, et oodatav sündmus maailmas tõepoolest toimus ja hüpotees on saanud eksperimentaalse kinnituse. Sageli ei saa vaatleja uuritavat loodusnähtust mõjutada. Ta saab seda vaid sihipäraselt vaadelda. Kuid sihipärase vaatluse positiivse tulemuse tõestuslik jõud ei jää alla eksperimendi omale. Võime  loodusteadusliku meetodi kirjelduse kokku võtta sõnadega: vaatlus →hüpotees →eksperiment (või sihipärane vaatlus) →andmetöötlus →järeldus →hüpoteesi täpsustamine →uus eksperiment jne.

Front 8

Mütoloogiline maailmapilt

Back 8

Mütoloogilise maailmapildi aluseks on usk autoriteetidesse. Maailmapildi konstrueerimisel loetakse tõsikindlaks infoks mõnede, antud valdkonnas kõigutamatult autoriteetsete indiviidide väited, neid eksperimentaalselt või vaatluslikult kontrollimata. Selliste väidete (vähemasti osaliselt) kooskõlaline süsteem moodustab müüdi. Loodusteaduslik ja mütoloogiline maailmapilt välistavad teineteist.

Front 9

Induktiivne meetod (induktsioon)

Back 9

on liikumine üksikult üldisele. Uus, laiema kehtivusalaga teadmine saadakse üksikfaktide (kitsama kehtivusalaga teadmiste) üldistamise teel.

Front 10

Deduktiivne meetod (deduktsioon)

Back 10

on liikumine üldiselt üksikule. Deduktiivse (aksiomaatilise) teooria ülesehitamisel formuleeritakse kõigepealt aksioomid (üldeeldused, füüsikas: printsiibid) ja neist tuletatakse loogiliselt kõik teised väited. Üksikjäreldusteni jõutakse, rakendades üldist printsiipi antud erijuhul. Printsiipide tõesust kinnitab teooria üksikjärelduste kooskõla katsefaktidega.

Front 11

Loodusnähtuse kirjeldus

Back 11

annab omavahelises loogilises seoses ning vastavat terminoloogiat (füüsikalisi suurusi) kasutades edasi antud nähtuse iseloomulikke jooni (vastab küsimusele kuidas?).

Front 12

Loodusnähtuse seletus

Back 12

annab edasi selle nähtuse tulenemise üldisemast või sügavamal struktuuritasemel kehtivast seaduspärasusest (vastab küsimusele miks?, asetab selle nähtuse “oma kohale”). Seletus on enamasti viide põhjuslikule seosele. Vaadeldava nähtuse algpõhjust otsivat käsitlust nimetatakse analüütiliseks (kr.k. analysis– liigendamine, osadeks lahutamine)

Front 13

Loodusnähtuse ennustamine

Back 13

on väide selle nähtuse toimumise kohta tulevikus või mingis teises kohas. Võimes pädevalt ennustada loodusnähtusi avaldub füüsika prognostiline (ennustuslik) väärtus. Ennustamise aluseks on põhjuslike seoste tunnetamine.

Front 14

Põhjuslikult seotuteks

Back 14

nimetatakse kahte sündmust siis, kui vaatleja suudab neile sündmustele vastavate visioonide vahel luua süllogistliku seose. Põhjuslike seoste hargnematuid ahelaid eeldav teooria jõuab vältimatult fatalismi ehk järelduseni ainult ühe lõpptulemuse võimalikkusest. Põhjuslike seoste võrku käsitlev teooria võimaldab aga hinnata ühe või teise sündmuse esinemise tõenäosust.

Front 15

Reduktiivne põhjuslikkus

Back 15

Selleks (ehk ruumiliseks) nimetatakse sellist põhjuslikkust, mille korral põhjuslikult seotud sündmused on korraga vaadeldavad. Ruumiline põhjuslikkus avaldub ühe füüsikalise objekti koosnemises teistest objektidest (nt Liivahunnik koosneb liivateradest. Liivaterade olemasolu on liivahunniku olemasolu põhjus). Matemaatikas tegelevad reduktiivse põhjuslikkusega geomeetria ja algebra.

Front 16

Kronoloogiline põhjuslikkus

Back 16

Selleks (ehk ajaliseks) nimetatakse sellist põhjuslikkust, mille korral põhjuslikult seotud sündmused ei ole korraga vaadeldavad. Ajaline põhjuslikkus avaldub ühe sündmuse järgnevuses teisele. Nt: raamat paikneb laua kohal õhus ja talle mõjub raskusjõud (sündmus 1, põhjus); raamat on jõudnud laua pinnale (sündmus 2, tagajärg). Matemaatikas tegelevad kronoloogilise põhjuslikkusega matemaatiline analüüs ja funktsionaalanalüüs.

Front 17

Põhjuslikkus

Back 17

on liigitatav võimalike tagajärgede arvu järgi. Fatalistliku põhjuslikkuse korral tundub olevat võimalik ainult üks tagajärg. Juhusliku põhjuslikkuse korral on võimalikke tagajärgi üle ühe, kuid siiski lõplik arv ning me saame hinnata ühe või teise tagajärje esinemise tõenäosust (nt täringuvise). Kaootilise põhjuslikkuse korral on võimalikke tagajärgi lõpmatu arv (nt “õnnevalamine”). Tahtelise põhjuslikkuse korral realiseerub kellegi tahte rakendumise tulemusena üks kindel tagajärg. Näiva põhjuslikkuse korral on nii põhjuse kui tagajärjena vaadeldav sündmus tegelikult põhjustatud mingist kolmandast, esialgu märkamatuks jäänud sündmusest (nt astroloogia).

Front 18

Ettemääratus

Back 18

on mingi sündmuse kindel esinemine tulevikus, sõltumata sündmustest, mis esmapilgul võiksid antud sündmuse kui tagajärje võimatuks muuta. Füüsikaline ettemääratus on tingitud loodusseaduste vältimatust kehtivusest. Mittefüüsikaline info ettemääratuse kohta on reeglina ilmutuslik info.

Front 19

Ilmutuslik info

Back 19

on info, mille omaja on kindlalt veendunud info tõesuses, kuid ei oska selgitada, millisest ja mil viisil töödeldud aistingust see pärineb. Võime saada vähemasti osaliselt aistingulist kinnitust leidvaid ilmutusi on suhteliselt vähestel isikutel,keda nimetatakse meediumideks (religioossetes tekstides – prohvetiteks). Inimesed, kellel puudub isiklik ilmutuse-alane kogemus, kalduvad eitama ilmutuse võimalikkust (nad usuvad, et ilmutusi ei ole olemas).

Front 20

Loodusnähtuse füüsikaline mudel

Back 20

esitab kompaktselt füüsikalise objekti kohta olemasoleva info, sidudes objekti abstraktsed (meeltega mittetajutavad) omadused millegi vahetult tajutavaga ning tuues esile aspektid, milles objekt erineb teistest omataolistest. Füüsika tegeleb mudelitega põhjusel, et loodusnähtuse kõigi omaduste samaaegne arvestamine on liiga keerukas ja sageli ka mittevajalik.

Front 21

Seaduspärasus

Back 21

on loodusnähtuse kohta kehtiv kvalitatiivne (erijooni rõhutav, mõõdetavust mitte eeldav) üldistus (nt. mida massiivsem on keha, seda raskem on muuta tema liikumisolekut). Seaduspärasus ei pea olema esitatav matemaatiliselt rangelt (valemi või võrrandina).

Front 22

Seadus

Back 22

on loodusnähtuse kohta kehtiv kvantitatiivne (mõõdetavust eeldav), matemaatiliselt range valemi või võrrandina esitatav üldistus (vrd.: keha kiirendus on pöördvõrdeline keha massiga, a = F/m). Füüsikaseaduse formuleerimisel kasutatakse kindlasti füüsikalisi suurusi.

Front 23

Füüsikaline suurus

Back 23

on füüsikalise objekti mõõdetav iseloomustaja (karakteristik). Füüsikaline objekt (loodusnähtus) on olemas ka ilma inimeseta. Füüsikaline suurus on inimlik vahend objekti kirjeldamiseks. Suuruse mõõtmine on tema väärtuse võrdlemine mõõtühikuga.

Front 24

Rahvusvaheline mõõtühikute süsteem SI

Back 24

kasutab 7 füüsikalist suurust põhisuurustena. Nende suuruste mõõtühikud on põhiühikud. Kõik teised suurused ja ühikud on määratud vastavalt põhisuuruste ning põhiühikute kaudu. Põhisuurused on: pikkus, aeg, mass, aine hulk, temperatuur, voolutugevus ja valgustugevus. Nende ühikud on vastavalt: meeter, sekund, kilogramm, mool, kelvin, amper ja kandela.

Front 25

Skalaarne suurus

Back 25

on esitatav vaid ühe mõõtarvuga, millele lisandub mõõtühik. Skalaarsed suurused on ilma suunata (näit. aeg, pikkus, rõhk, ruumala, energia, temperatuur).

Front 26

Vektoriaalne suurus

Back 26

on kolmemõõtmelises ruumis esitatav kolme arvuga (+ mõõtühik). Need on vektori koordinaadid. Vektoriaalsetel suurustel on suund olemas (näit. kiirus, kiirendus, jõud).

Front 27

Füüsika keeles

Back 27

tuleb (erinevalt tavakeelest) kasutada korrektselt füüsikaliste suuruste ning mõõtühikute nimetusi ja tähiseid. Suuruste tähised esitatakse kaldkirjas (l, t, m,…) , ühikute omad püstkirjas (cm, s, kg…). Suuruse tähis on reeglina vastava ladinakeelse sõna esitäht (longitudo, tempus, massa…)

Front 28

Valem

Back 28

on lühidalt (tähiste abil) kirja pandud lause. Nt. valem v = s/t tähendab, et kiiruse (velocitas) leidmiseks tuleb keha poolt läbitud teepikkus (spatium) jagada kulunud ajaga (tempus). Järgnevas on kõik füüsikaliste suuruste tähised esitatud kaldkirjas (italic), ühikute tähised aga püstkirjas. Valemites on püütud maksimaalselt vältida suunda omavate suuruste esitamist vektorina (vektorsuuruse tähis esitab vaid vastava vektori pikkust). Negatiivne pikkus tähendab seda, et vastav vektor on suunatud vastupidiselt kokkuleppelisele positiivsele suunale. Kui on oluline rõhutada mingi suuruse vektoriaalsust, siis on selle suuruse tähis valemistoodud rasvases kirjas (bold).

Front 29

Nähtavushorisondiks

Back 29

nimetame piiri, kuni milleni ühel vaatlejal või inimkonnal tervikuna on olemas eksperimentaalselt kontrollitud teadmised füüsikaliste objektide kohta. Inimese isikliku nähtavushorisondi taha võivad jääda need loodusobjektid, millega tutvumiseni ta pole oma personaalses arengus veel jõudnud. Võib öelda, et neid objekte pole tema jaoks veel olemas. Inimkonna kui terviku nähtavushorisondi taha jäävad füüsikalised objektid enamasti põhjusel, et pole veel olemas vahendeid kas nii väikeste või nii suurte objektide vaatlemiseks.

Front 30

Makromaailm

Back 30

Seööe moodustavad inimesest mõõtmete poolest mitte väga palju erinevad objektid. Need on objektid tüüpilise mõõtmega l, mis jääb ühe mikromeetri (miljondiku meetri) ja ühe megameetri (miljoni meetri) vahele. Makromaailmas kehtivaid füüsikaseadusi võime me uurida nägemismeelega vahetult hoomatavate katsete abil. Makrokehi kaasavate katsete korraldamine pole kuigi keeruline ja nende katsete tulemused on kõige veenvamad, kuna hüpoteesist eksperimendini viivad süllogismide ahelad pole kuigi pikad. See vähendab vea esinemisetõenäosust.

Front 31

Mikromaailm

Back 31

Selle moodustavad inimesest mõõtmete poolest palju väiksemad objektid. Need on objektid tüüpilise mõõtmega l, mis jääb alla ühe mikromeetri (miljondiku meetri).

Front 32

Megamaailm

Back 32

Selle moodustavad inimesest mõõtmete poolest palju suuremad objektid. Need on objektid tüüpilise mõõtmega l, mis on üle ühe megameetri (miljoni meetri ehk 1000 kilomeetri).

Front 33

Maailma tasemeline struktureeritus

Back 33

seisneb selles, et igal kindlal struktuuritasemel toimuvaid nähtusi võib kirjeldada sellel tasemel oluliste füüsikaseaduste abil ja see ei sõltu kuigivõrd teistele tasemetele omastest nähtustest. Maailma peamised struktuuritasemed: alusosakesed, liitosakesed, keemilised aatomid, molekulid, rakud, organismid, Maa, Päikesesüsteem, meie Galaktika, Lokaalne Grupp, Universum. Ühel struktuuritasemel aset toimuvaid protsesse saab enamasti edukalt kirjeldada, arvestamata kaugematel tasemetel domineerivaid seaduspärasusi.

Front 34

Liikumine

Back 34

Selleks võib nimetada igasugust olukorra muutumist. Kui muutub keha asukoht, asend või kuju, siis räägitakse mehaanilisest liikumisest. Liikumise mõiste tuleneb vajadusest kirjeldada kronoloogilist põhjuslikkust. Liikumisest võib rääkida ainult tänu sellele, et vaatlejal on olemas mälu.

Front 35

Liikumise liigid

Back 35

on kulgemine (translatsioon), pöörlemine (rotatsioon), kuju muutumine ehk kujumine (deformatsioon) ja võnkumine (ostsillatsioon). Kulgliikumisel muutub keha asukoht. Pöördliikumisel muutub keha asend. Deformatsioonil muutub keha kuju. Võnkumisel muutub millegi asend või kuju perioodiliselt (korduvalt). Võnkeseisundi kulgemine on laine. Liikumisest on mõtet rääkida vaid vähemasti kahe keha (objekti) korral. Keha, mille suhtes liikumine toimub, nimetatakse taustkehaks.

Front 36

Vastastikmõju

Back 36

on põhjus, mis muudab kehade liikumisolekut (kiirust). Vastastikmõju intensiivsust kirjeldav füüsikaline suurus on jõud. Sõnaga vastastikune rõhutatakse asjaolu, et kui üks keha mõjutab teist, siis teine mõjutab ka esimest. Mõju võrdub vastumõjuga. Vastastikmõju käigus toimub aine ja välja ajutine muundumine teineteiseks. Vastastikmõju põhiliike on neli: gravitatsiooniline, nõrk, elektromagnetiline ja tugev.

Front 37

Väli

Back 37

on aktiivne keskkond, mille vahendusel üks laetud keha mõjutab teist. Väli on jõu tekkimise võimalikkus. Aine ja väli võivad neisse kätketud energia ulatuses teineteiseks muunduda. Erinevad aineosakesed samas ruumiosas olla ei saa (ei mahu), erinevad väljad aga saavad küll. Aineosakestel on kindlad mõõtmed, väljal neid reeglina ei ole.

Front 38

Laeng

Back 38

on füüsikaline suurus, mis kirjeldab keha omadust osaleda mingis vastastikmõjus. Elektromagnetilises mõjus osalevad vaid kehad või osakesed, millel on elektrilaeng. Nõrgas mõjus osalevaid, aga tugevas mõjus mitteosalevaid alusosakesi nimetatakse leptoniteks. Neil on leptonlaeng. Tugevas mõjus osalevaid alusosakesi nimetatakse kvarkideks.Neil on tugeva vastastikmõju laeng ehk värvus. Kõik kehad osalevad gravitatsioonilises mõjus, mille laengut nimetatakse raskeks massiks.

Front 39

Maailma laenguline sümmeetria

Back 39

seisneb selles, et igal laengul (peale raske massi) on olemas vastupidine laeng ehk antilaeng. Elektri- ja leptonlaengu korral nimetatakse laengut kokkuleppeliselt positiivseks ja antilaengut negatiivseks (+ ja – ). Värvilaenguid on kolm (R – red, punane; G – green, roheline ja B– blue, sinine). Igal elementaarsel aineosakesel eksisteerib antiosake, millel kõik laengud (peale massi) on osakese endaga võrreldes vastupidised.

Front 40

Töö

Back 40

A on füüsikaline suurus, mis kirjeldab protsessi. Töö kirjeldab nii olukorra muutumist kui selleks vajalikku pingutust. Mehaanilise töö korral on tegemist kehade omavahelise asendi muutumisega.

Front 41

Energia

Back 41

on füüsikaline suurus, mis kirjeldab olukorda. Energia on keha või jõu võime teha tööd. Kui see võime on tingitud keha liikumisest teiste kehade suhtes, siis on tegemist kineetilise energiaga Ek. Kui see võime on tingitud keha asendist teiste kehade suhtes, siis räägitakse potentsiaalsest energiast Ep. Kuna töö on protsess, mis viib ühest olukorrast teise, siis tööga kaasneb energia muutumine.

Front 42

Keha seisuenergia

Back 42

Er (ingl k. rest– paigalseis) on tingitud üksnes keha olemasolust.Aine ja väli on neis sisalduva olemasolu-energia ulatuses teineteiseks muundatavad.

Front 43

Spinn

Back 43

on alusosakese olemuslik sisemine liikumine, mis kuulub lahutamatult osakese juurde. Aineosakese korral on spinn tinglikult tõlgendatav osakese pöörlemisena ümber oma telje (ingl.k. to spin – pöörlema). Seda pöörlemist ei saa peatada, võib vaid muuta pöörlemistelje asendit ruumis, mida nimetatakse spinni suunaks. Kaks vastassuunaliste spinnidega aineosakest võivad paikneda samas ruumipiirkonnas (teineteise “sees”). Nad pöörlevad ühel ja samal teljel vastandlikes suundades. Aineosakese spinn iseloomustab tema sisesümmeetriat (võimalikke asendeid välismõju suuna suhtes). Väljaosakese spinn on tingitud tema kulgevast liikumisest (enamasti kiirusega c, vt. allpool).

Front 44

Aistingute primaarsuse printsiip

Back 44

väidab, et füüsikalise maailmapildi kujundamisel tuleb eelistada selliseid kujutlusi (sh füüsikalisi suurusi), mille tähendus (looduse nähtus või omadus) on meeleelunditega tajutav. Näiteks pikkus või kiirus – nägemise abil, jõud – lihaspinge vahendusel. Aistingute primaarsuse printsiibi rikkumise näiteks on mütoloogiliste elementide kaasamine füüsikalisse maailmapilti või siis füüsikalise info saamine maailma kohta ilmutuse teel (ilma aistingulise infotöötluseta).

Front 45

Atomistlik printsiip

Back 45

väidab, et nii aine kui väli ei ole lõputult osadeks jagatavad. Mõlemal on olemas vähimad portsjonid (füüsikalised aatomid), mida aine korral nimetatakse fundamentaal- või alusosakesteks, välja korral aga kvantideks (atomistliku printsiibi kitsas tähendus). Sõna aatom (kr.k. atomos) tähistabki (antud teadmiste tasemel) jagamatut vähimat osakest.

Front 46

Energia miinimumi printsiip

Back 46

väidab, et kõik iseeneslikud (mitte välismõjust tingitud) protsessid kulgevad kehade süsteemi energia kahanemise suunas. Igal süsteemil on kalduvus energiat loovutada (töö tagavara ära kulutada), liikuda minimaalse energiaga olekusse. Kui me tahame mingi füüsikalise objekti energiat suurendada, siis peame energia loovutamise tema poolt muutma võimatuks.

Front 47

Tõrjutusprintsiip

Back 47

(ehk Pauli printsiip) väidab, et ühe alusosakese mõõtmetega määratud ruumipiirkonnas võib paikneda maksimaalselt kaks vastandlike spinnidega aineosakest. Ülejäänud tõrjutakse välja. Aineosakesed ehk fermionid alluvad tõrjutusprintsiibile, väljaosakesed ehk bosonid aga mitte.

Front 48

Absoluutkiiruse printsiip

Back 48

väidab, et piirkiirusega (suurima võimaliku kiirusega) toimuv liikumine on absoluutne. Piirkiirus (välja levimise kiirus c) on kõigis taustsüsteemides ühesugune. Kõik teised liikumised on suhtelised (relatiivsusprintsiip). Iga vaatleja võib maailma kirjeldada, valides taustkehaks iseenda (eeldada, et just tema on paigal ja teised liiguvad). Absoluutkiiruse printsiip väljendab tõdemust, et aeg ja ruum on vaid ainelise vaatleja mõttekonstruktsioonid.

Front 49

Dualismiprintsiip

Back 49

väidab, et nii ainel kui väljal on nii laine- kui ka osakese-omadused. Laineomadused tulevad ilmsiks osakeste liikumisel. Väljaosakeste (kvantide) korral seisneb laine vastava välja võnkumiste levikus. Aineosakestega kaasnev laine on leiulaine. Suuruseks, mis muutub selles laines, on tõenäosus osakese leidumiseks vastavas ruumiosas. Kehtib de Broglie valem, mille kohaselt lainepikkus λ= h/pja impulss p = h/λ.

Front 50

Lõtkuprintsiip

Back 50

(ka määramatuse printsiip või tõenäosuslikkuse printsiip) väidab, et mitte ükski sündmus pole täiesti kindel ega ka täiesti võimatu (fatalistlikke protsesse tegelikkuses ei ole). Kõik sündmused toimuvad mingi tõenäosusega, mis võimatuks peetaval sündmusel on aga väga väike (nullilähedane). Ettemääratuses on alati lõtk. Füüsikalise objekti olevik ja tulevik ei saa olla üheaegselt määratud. Kui me teame täpselt, kus objekt asub praegu, siis me ei oska absoluutselt prognoosida tema käitumist tulevikus. Kui objekti tulevane käitumine on täielikult ettearvatav, siis me ei tea mitte midagi objekti praegusest asukohast. Aineosakeste laineomadused ja tõenäosuslik käitumine tulevad esile vaid väga väikeste mõõtmete juures.

Front 51

Mehaaniline maailmapilt

Back 51

kujunes välja 18. sajandi lõpuks Galilei, Descartes’i, Huygens’i ja eelkõige Newtoni tööde üldistamise tulemusena. Mehaanilises

maailmapildis peetakse oluliseks vaid kehi, nende liikumist ja vahetul kontaktil ilmnevat vastastikmõju. Vastastikmõju vahendajat ei tähtsustata. 

Front 52

Elektromagnetiline maailmapilt

Back 52

kujunes välja 19. sajandi lõpuks Faraday ja Maxwelli tööde tulemusena. Erinevalt mehaanilisest maailmapildist tähtsustatakse selles ka vastastikmõju vahendajat (välja).

Front 53

Relativistlik maailmapilt

Back 53

kujunes välja aastail 1905-1919 Einsteini tööde tulemusena. Varasemale lisandus absoluutkiiruse printsiip. Ilmnes pikkuse ja aja suhtelisus (relatiivsus).

Front 54

Kvantmehaaniline maailmapilt

Back 54

kujunes välja aastail 1924-1930 Bohri, de Broglie, Schrödingeri, Heisenbergi, Pauli ja Diraci tööde tulemusena. Lisandusid dualismiprintsiip ja lõtkuprintsiip. 

Front 55

Terviklik kaasaegne maailmapilt

Back 55

kujunes välja 20. sajandi teisel poolel spinni jõudmisega statistilisse füüsikasse (fermionide ja bosonite eristamine), tugevaja nõrga vastastikmõju avastamisega, atomistliku printsiibi laiendamisega väljale (kvantväljateooria) ning alusosakeste standardmudeli loomisega. 

Front 56

Standardmudel

Back 56

Selle kohaselt koosnevad kõik aineosakesed 12 alusfermionist. Need on 6 leptonit (elektron, müüon, tauon ja 3 vastavat neutriinot) ning 6 kvarki (down, up, strange, charm, bottom, top). Võivad eksisteerida ka 12 vastavat antiosakest. Vastastikmõjude vahendajateks on bosonid. Elektromagnetilist mõju vahendavad footonid (photo– valgus), tugevat mõju gluuonid (glue– liim), nõrka mõju uikonid (weak– nõrk) ja gravitatsioonilist mõju gravitonid (seni katseliselt avastamata)

Front 57

Ruum

Back 57

on vaatleja kujutlus, mis tekib kehade omavahelisel võrdlemisel. Ruumi ja aega objektiivselt olemas ei ole. Neil mõistetel on mõtet vaid sedavõrd, kuivõrd on olemas kehad ja need kehad liiguvad. 

Front 58

Pikkus

Back 58

l (longitudo) on füüsikaline suurus, mis iseloomustab kehade mõõtmeid (pikem-lühem, suurem-väiksem). Pikkuse ühikuks valitakse mingi kõigile tuntud keha (etalonkeha) pikkus (nt. küünar, jalg, vaks). Liikumise korral kasutatakse mõistet teepikkus (tähis s– lad.k. spatium– ruum, ulatus) 

Front 59

Meeter

Back 59

(1 m) on pikkuse põhiühik, mille korral etalonkehaks on algselt valitud Maa. 1 m on 1/40 000 000 Maa ümbermõõdust (täpsemalt – Pariisi meridiaani pikkusest). Kaasaegse definitsiooni kohaselt on üks meeter pikkus, mille valgus läbib vaakumis 1/299 792 458 sekundi jooksul. 

Front 60

Aeg

Back 60

on vaatleja kujutlus, mis tekib liikumiste võrdlemisel. Aeg t kui füüsikaline suurus (lad.k. tempus) iseloomustab sündmuste järgnevust (varem-hiljem). Ajast on mõtet kõnelda vaid siis, kui toimuvad sündmused (esineb liikumine). Aja kaudu me võrdleme ühe keha kiirust teise keha (etalonkeha) kiirusega. Kui näiteks keha A, liikudes kiirusega vAläbib teepikkuse sAja keha B, liikudes kiirusega vBläbib samas teepikkuse sB, siis suhe  sA/vA= sB/vB= … jääb meie kujutlustes kõikide selliste kehade jaoks konstantseks. Seda suhet nimetatakse ajaks t. Mõnikord tähistatakse t abil ka ajahetke, mil toimub ülilühikese kestusega sündmus. Ajavahemiku (protsessi kestuse) tähiseks on siis ∆t. Sümboliga ∆ (delta) tähistatakse füüsikalise suuruse muutu (lõppväärtuse ja algväärtuse vahet). 

Front 61

Aja mõõtmine

Back 61

Selleks kasutatakse enamasti mingit perioodilist liikumist.Perioodiliseks nimetatakse liikumist, millele on omane korduvus. Teatud kindla teepikkuseläbimisel (ajavahemiku möödumisel) algab kõik otsast peale. Seda ajavahemikku nimetatakse perioodiks. Aja ühikuks valitakse kas periood ise või mingi arv perioode. 

Front 62

Sekund

Back 62

(1 s) on aja põhiühik. Üks sekund on algselt 1/86400 ööpäevast (Maa ööpäevase pöörlemise perioodist). Kaasaegse definitsiooni kohaselt on üks sekund võrdne tseesiumi (133Cs) aatomi elektronide ja tuuma vastastikmõjust tingitud elektromagnetkiirguse 9 192 631 770 perioodiga. 

Front 63

Kiirus

Back 63

v (velocitas) näitab, kui pika tee läbib keha ajaühikus. Kiirus = teepikkus : aeg,  v=s/t. See on kiiruse kaudne määratlus (aja mõiste eeldab kiirust). Kiiruse SI-ühik on meeter sekundis (1 m/s). Praktikas kasutatakse sageli ühikut üks kilomeeter tunnis (1 km/h), kusjuures 1 m/s = 3,6 km/h.

Front 64

Kiiruse otsene määratlus

Back 64

See tähendab mingi kindla kiiruse valimist etaloniks. Selleks sobib absoluutkiirus c (välja levimise kiirus, valguse kiirus vaakumis).  c= 299 792 458 m/s ehk ligikaudu 3*10^8 m/s. Siis näiteks 108 km/h = 30 m/s = 10^-7 c. 

Front 65

Taustsüsteem

Back 65

määrab tingimused, milles liikumist vaadeldakse. Taustsüsteem koosneb taustkehast (kehast, mille suhtes liikumine toimub), koordinaadistikust ja ajamõõtjast (kellast). Relativistlik füüsika näitab, et taustsüsteem on vaid inimlik abivahend liikumise kirjeldamiseks. 

Front 66

Klassikaline füüsika

Back 66

tegeleb kehade, liikumise, vastastikmõju ja väljaga, rakendades atomistlikku printsiipi vaid kehadele, uurib makromaailma nähtusi, mikro- ja megamaailma kirjeldada ei suuda. Klassikaline füüsika on reduktsionistlik ja kasutab fatalistlikku mõtlemisviisi. Ta uurib (tegelikult vaid mudelina eksisteerivaid) fatalistlikke protsesse kui kõige lihtsamaid ja rikub inimkonna kollektiivse teadvuse (visioonideruumi) väärarvamusega, et sellised protsessid on ka tegelikult olemas.

Front 67

Reduktsionism

Back 67

(lad. reductio– taandama) on lähenemisviis, mis püüab mõista tervikut osade parema tundmaõppimise kaudu (taandab terviku osadeks), uurib reaalsust lokaalselt (mingis väljavalitud kohas), vaatleb primaarsena objekti ennast ja sekundaarsena objekti seoseid teiste objektidega. 

Front 68

Kaasaegne füüsika

Back 68

rakendab atomistlikku printsiipi ka väljale, arvestab spinni (sh. selle seost tõrjutusprintsiibiga), absoluutkiiruse printsiipi, dualismiprintsiipi ja tõenäosuslikkuse printsiipi, uurib ka mikromaailma (kvantmehaanika) ja megamaailma (kosmoloogia). Kaasaegne füüsika on (rohkem või vähem) holistlik. Kaasaegne füüsika uurib põhjuslikkuse mittefatalistlikke esinemisviise. 

Front 69

Holism

Back 69

(ingl. whole – kõik, kogu) on lähenemisviis, mis püüab mõista tervikut selles toimivate seoste parema tundmaõppimise kaudu (ei taanda tervikut osadeks), uurib reaalsust võimalikult mittelokaalselt (arvestab kõikvõimalikke arenguteid ja püüab hinnata nende realiseerumise tõenäosusi), vaatleb primaarsena objekti seoseid teiste objektidega ja sekundaarsena objekti ennast. 

Front 70

Mehaanika

Back 70

on füüsika osa, mis uurib liikumist.

Front 71

Koordinaat

Back 71

on arv, mis näitab vaadeldava keha asukohta taustkeha suhtes (asendit taustsihi suhtes, kuju taustkuju suhtes). Ristkoordinaadistiku korral näitab koordinaat antud suunas liikumisel,kui mitme pikkusühiku kaugusel taustkehast vaadeldav keha asub. Sõltumatute koordinaatide arv määrab ruumi mõõtmete arvu. 

Front 72

Ruumi mõõtmete arv

Back 72

(ehk dimensioonide arv) näitab, kui mitut koordinaati on üldjuhul vaja keha asukoha määramiseks selles ruumis. Meie ruum on kolmemõõtmeline, sõltumatuid koordinaate on kolm. 

Front 73

Kujutlused kõrgdimensionaalsetest ruumidest

Back 73

luuakse induktiivselt, liites kaks madalamamõõtmelist objekti. Kasutame mõisteid: 1-mõõtmeline objekt – siht, 2-mõõtmeline objekt – riht (rihtimine – tasase pinna tekitamine), 3-mõõtmeline objekt – tiht (tihe objekt), 4-mõõtmeline objekt – niht. Sihi (1-mõõtmelise süsteemi) määratlemiseks (lõigu saamiseks) ühendame kaks 0-mõõtmelist objekti (punkti), rihi määratlemiseks kaks omavahel ristuvat lõiku (sihi tükki), tihi määratlemiseks kaks tahku (rihi tükki) jne. Seega: 2 rihti + nende ühine siht → tiht,  2 tihti + nende ühine riht → niht  jne.

Front 74

Kinemaatika

Back 74

on mehaanika osa, mis kirjeldab liikumist, tundmata huvi selle põhjuste vastu. Kinemaatika püüab vastata vaid küsimusele "Kuidas keha liigub?"

Front 75

Liikumisvõrrand

Back 75

Selleks x = x(t) nimetatakse avaldist, mis suvalisel ajahetkel määrab vaadeldava keha kauguse taustkehast (koordinaadi x). Mõistet liikumisvõrrand kasutatakse sageli ka avaldise kohta, mis seob liikumist ja selle muutust kirjeldavaid suurusi (kiirust ja kiirendust) liikumisolekut muutva põhjusega (jõuga). See avaldis on reeglina diferentsiaalvõrrand (sisaldab koordinaati ning tema ajalisi tuletisi). Liikumise diferentsiaalvõrrandi lahend (võrrandit rahuldav funktsioon) on liikumisvõrrand selle mõiste algses tähenduses  x = x(t). 

Front 76

Punktmass

Back 76

on keha, mille mõõtmed võib antud ülesande juures arvestamata jätta. Sel juhul võib vaadelda keha massi koondununa ühte punkti. Punktmass on keha mudel (üks füüsika üldmudelitest). 

Front 77

Trajektoor

Back 77

on keha kui punktmassi liikumistee. Trajektoori kuju järgi eristatakse sirgjoonelist, ringjoonelist ja kõverjoonelist liikumist. Kõverjooneline liikumine taandub ringjoonelisele. Trajektoori mõistel on mõtet ainult klassikalises füüsikas, kus saab rääkida keha järjestikustest asenditest. 

Front 78

Kulgliikumine

Back 78

Selle korral liiguvad keha kõik punktid ühtemoodi (läbivad sama aja jooksul sama teepikkuse)

Front 79

Pöördliikumine

Back 79

Selle korral leidub punkte, mis ise ei liigu. Need punktid moodustavad pöörlemistelje. Pöörlemistelje ümber liiguvad keha kõik teised punktid mööda ringjooni. 

Front 80

Pöördliikumist kirjeldavad vektorsuurused

Back 80

(nurkkiirus, nurkiirendus, impulsimoment jne) on kokkuleppeliselt suunatud piki pöörlemistelge. Vektori suuna määrab parema käe rusika reegel: Kui rusikasse tõmmatud parema käe neli kõverdatud sõrmenäitavad pöörlemise suunda, siis väljasirutatud pöial näitab pöörlemist kirjeldava vektori suunda.

Front 81

Võnkumine

Back 81

on perioodiline (korduv) liikumine, mille korral impulsi (liikumishulga) ja energia levikut ei toimu. Võnkuvale kehale mõjub alati tasakaaluasendi poole suunatud (nn. taastav) jõud. 

Front 82

Laine

Back 82

on perioodiline (korduv) liikumine, mille korral toimub impulsi (liikumishulga) ja energia levik suurte vahemaade taha. Laine on aineosakeste või välja liikuv konfiguratsioon (paigutus). Laines osalevad osakesed liiguvad vähe, laine ise liigub palju. Võnkumine on vaadeldav laine erijuhuna (seisulaine). 

Front 83

Ühtlane liikumine

Back 83

Selleks nimetatakse keha niisugust liikumist, mille korralkeha läbib mistahes võrdsete ajavahemike jooksul ühesugused teepikkused. Ühtlasel liikumisel on kiirus konstantne.

Front 84

Mitteühtlane liikumine

Back 84

Selleks nimetatakse keha niisugust liikumist, mille korral keha läbib mistahes võrdsete ajavahemike jooksul erinevad teepikkused. 

Front 85

Kiirendus

Back 85

näitab, kui palju muutub kiirus ajaühiku jooksul. Kiirendus on kiiruse muutumise kiirus. Kiirendus a = (kiirus lõpul – kiirus algul) : aeg, mille jooksul see muutus toimus. a=(v–v0)/t .Kiirenduse SI-ühik on üks meeter sekundi ruudu kohta (1 m /s^2). 

Front 86

Ühtlaselt kiireneval või aeglustuv liikumine

Back 86

Sellel puhul on kiirendus konstantne. Ühtlaselt kiireneval liikumisel a > 0, ühtlaselt aeglustuval liikumisel a < 0. Kiirus muutub sel juhul ajas seaduse  v=v0+at järgi. Läbitud teepikkus on leitav seosest  s=v0t+at^2/2 .

Front 87

Kui aeg ei ole teada

Back 87

Sellisel juhul võib algkiiruse  v0, lõppkiiruse v või teepikkuse  s leida seosest  v^2−v0^2=2as.

Front 88

Mehaanika põhiülesanne

Back 88

on liikumisvõrrandi x = x(t) määramine. Reeglina liidetakse mehaanika põhiülesande lahendamisel vektoriaalselt kehale mõjuvadjõud ning formuleeritakse Newtoni II seadus kui diferentsiaalvõrrand, arvestades, et kiirendus on koordinaadi teine ajaline tuletis a=d^2*x/d*t^2. Selle diferentsiaalvõrrandi lahendamine annabki meile liikumisvõrrandi  x = x(t). 

Front 89

Operaator

Back 89

on eeskiri toiminguteks, mis tuleb teostada operaatori järel tuleva avaldisega (seda nimetatakse operaatori rakendamiseks).

Front 90

Ajalise tuletise operaator

Back 90

d/dt on nende toimingute loetelu, mida tuleb teostada koordinaadi rollis esineva suurusega, selleks et saada uuritava suuruse muutumise kiirust. Näiteks dx/dt=lim(∆x/∆t) tähendab, et tuleb leida koordinaadi lõpp- ja algväärtuse vahe  x–x0=∆x ning samasugune aja väärtuste vahe t–t0=∆t. Seejärel tuleb need vahed omavahel jagada ning leida tekkinud suhte piirväärtus vaadeldava ajavahemiku lähenemisel nullile (t →t0 või ∆t → 0). Lühidalt:  Diferentseerimine (ehk tuletise leidmine) = lahutamine + jagamine. Koordinaadi tuletis on hetkkiirus dx/dt= v(t). 

Front 91

Ajalise integraali operaator

Back 91

∫v(t)*dt on nende toimingute loetelu, mida tuleb teostada kiiruse rollis esineva suurusega v, selleks et saada suurust, mille muutumise kiirusest on jutt. Integreerimine on vajalik juhul, kui meil tuleb kahte füüsikalist suurust omavahel korrutada, aga vähemasti üks suurustest (näiteks kiirus v) muutub uuritava protsessi käigus ja me ei tea, millist tema väärtust kasutada. Ajalisel integreerimisel võtame vaatluse alla niivõrd lühikese ajavahemiku, et kiirus v selle aja jooksul oluliselt muutuda ei jõua. Me leiame ülilühikeste ajavahemike ∆t jooksul läbitavad teepikkused  v*∆t ja liidame nad kokku. Piirväärtust sellisest summast ajavahemiku pikkuse lähenemisel nullile (∆t → 0) nimetatakse ajaliseks integraaliks. Lühidalt: integeerimine = korrutamine + liitmine. Hetkkiiruse integraal üle aja on lõpp- ja algkoordinaadi vahe ehk liikumisel läbitud teepikkus  ∫v(t)*dt=x–x0.

Front 92

Ringliikumine

Back 92

Selles olevat keha (punktmassi) ja ringjoone keskpunkti ühendav lõik r (trajektoori raadius) pöördub aja t jooksul mingi nurga ϕ võrra. Seda nurka nimetatakse pöördenurgaks. Pöördenurga SI ühikuks on radiaan (1 rad).

Front 93

Üks radiaan

Back 93

on nurk, mille korral ringjoone kaare pikkus s võrdub raadiusega r. Sellest ϕ=s/r ja s=ϕr. Nurga mõõtmisel radiaanides on võrdeteguriks kaare pikkuse ja pöördenurga vahel raadius. 

Front 94

Nurkkiirus

Back 94

ω näitab, kui suur pöördenurk läbitakse ajaühikus. ω=ϕ/t. Nurkkiiruse SI-ühik on üks radiaan sekundis (1 rad / s). Seda ühikut esitatakse lühidalt kujul 1 s^-1. 

Front 95

Periood

Back 95

T on aeg, mille jooksul piki ringjoont liikuv keha teeb ühe ringi (jõuab tagasi lähtepunkti). Pöördliikumisel nimetatakse perioodiks aega, mille jooksul pöörlev keha teeb ühe täispöörde (läbib pöördenurga 2π rad). Seega nurkkiirus ω=2π/T.

Front 96

Joonkiirus

Back 96

See on ringliikumisel = ringjoone pikkus : periood.  v= 2πr/T. Seega  v=ωr. Joonkiirus on suunatud piki ringjoone puutujat.

Front 97

Kesktõmbekiirendus

Back 97

(normaalkiirendus) väljendab ringliikumisel kiiruse suuna muutumist ajas. Kesktõmbekiirendus on kiirusega alati risti ning vektorina suunatud ringjoone keskpunkti. Kesktõmbekiirendus avaldub kujul ak=v^2/r ehk  ak=ω^2*r. Kiiruse suuruse muutumist näitab tangentsiaalkiirendus at. Kuna  v=ωr, siis at=βr. 

Front 98

Nurkkiirendus

Back 98

β näitab, kui palju muutub nurkkiirus ajaühiku jooksul.  β= (ω– ω0)/t .Nurkkiirenduse SI-ühik on üks radiaan sekundi ruudu kohta (1 rad /s^2 ehk 1 s^-2). Nurkkiirendus näitab keha liikumisoleku muutumist pöörleval liikumisel.

Front 99

Ühtlaselt kiireneval või aeglustuval ringliikumisel

Back 99

või pöördliikumisel on nurkkiirendus konstantne. Ühtlaselt kiireneval ring- või pöördliikumisel β > 0, ühtlaselt aeglustuval β < 0. Nurkkiirus muutub sel juhul ajas seaduse ω=ω0+βt järgi. Läbitud pöördenurk on leitav seosest ϕ= ω0t + β*t^2/2.