ფიზიკის ამოცანების ამოხსნის ერთი ზოგადი წესი არ არსებობს. მიუხედავად ამისა, მათთვის, ვისაც სურს, ფიზიკის ამოცანების ამოხსნას დაეუფლოს, სასარგებლო იქნება რამდენიმე რეკომენდაციის გათვალისწინება.
გახსოვდეთ, რომ ფიზიკის ამოცანები სამყაროში მიმდინარე რეალური პროცესების მოდელირებაა, ამიტომ ეცადეთ, ამოცანის – თუნდაც ერთი შეხედვით უმარტივესის – ამოხსნისას თავდაპირველად წარმოიდგინოთ, შეიცნოთ, რა მოვლენასთან გაქვთ საქმე და მერეღა დაიწყოთ პასუხის ძებნა.
ალბათ ხშირად გაგიგონიათ, რომ მავანი კარგად ხსნის მექანიკის ამოცანებს, მაგრამ უჭირს ამოცანების ამოხსნა ფიზიკის სხვა განყოფილებიდან, მაგალითად, ოპტიკიდან ან ატომბირთვის ნაწილიდან. ეს მხოლოდ იმის ბრალია, რომ ეს ადამიანი სათანადოდ არ იცნობს ფიზიკის ამ ნაწილს ან უჭირს მისი რეალურად წარმოდგენა.
თუ გიჭირთ წარმოდგენა, როგორ მიმდინარეობს ესა თუ ის ფიზიკური მოვლენა (განსაკუთრებით – მოლეკულური, რხევითი მოვლენები, ატომბირთვის ფიზიკა), ეცადეთ მოიძიოთ და ნახოთ ე.წ. „ინტერაქტიული მოდელები ფიზიკაში”. ეს არის Flash-ანიმაცია, რომელიც დაგეხმარებათ, ჩასწვდეთ მოვლენის არსს და შეძლოთ მისი სხვადასხვა პირობებში მოდელირება.
ზემოთქმულის საილუსტრაციოდ მოვიყვანოთ მარტივი ამოცანა:
. ავტომობილმა გზის პირველი ნახევარი 30 კმ/სთ სიჩქარით გაიარა, ხოლო მეორე – 50 კმ/სთ სიჩქარით. ვიპოვოთ საშუალო სიჩქარე მთელ გზაზე.
არის შემთხვევები, როდესაც პასუხად ასახელებენ 40 კმ/სთ-ს, ე.ი. იღებენ სიჩქარეთა საშუალო არითმეტიკულს, რაც, ცხადია, შეცდომაა. ხოლო თუ ამოცანის პირობას მივცემთ ასეთ სახეს: თბილისიდან ბათუმამდე 400 კმ-ის გავლას (სადაც, ცხადია, ავტომობილი მოძრაობდა სხვადასხვა სიჩქარით, ხან კი გარკვეული ხნით ჩერდებოდა კიდეც) მოვანდომეთ 8 სთ, – ფიზიკის არმცოდნეც კი გიპასუხებთ, რომ საშუალო სიჩქარე 50 კმ/სთ ყოფილა და ადვილი მისახვედრია, რომ საშუალო სიჩქარის საპოვნელად საჭიროა მთელი გავლილი მანძილის გაყოფა მთელ დროზე.
ამოცანების ამოხსნის პროცესში სასურველია დავიცვათ გარკვეული თანამიმდევრობა:
1. ამოცანის პირობის გაგება და მოთხოვნების დაზუსტება
დაკვირვებით წავიკითხოთ ამოცანა, გავარკვიოთ მისი ფიზიკური შინაარსი და ისიც, რას მოითხოვენ ჩვენგან. ვთქვათ, ფიზიკის რომელ ნაწილს მიეკუთვნება ამოცანა, რა კანონები შეიძლება გამოვიყენოთ მისი ამოხსნისას. ამოცანა შეიძლება იყოს კომბინირებული – ფიზიკის სხვადასხვა ნაწილის გამოყენება დაგვჭირდეს.
ყურადღება მივაქციოთ, რა ფორმით არის დასმული კითხვა: რაიმე პარამეტრის გამოთვლას გვთხოვენ თუ ამ პარამეტრის ცვლილებისას? რამდენჯერ შეიცვალა ესა თუ ის სიდიდე და რამდენით? ასევე ყურადღება მიაქციეთ ამოცანაში მოცემულ დამატებით პირობებს, მაგალითად, „რომელიმე პარამეტრი ჩათვალეთ ნულის ტოლად”, „ხახუნის ძალა უგულებელყავით”, „აჩქარება ან რომელიმე პარამეტრი მუდმივია” და სხვ. გახსოვდეთ, ამოცანაში თითოეულ სიტყვას აქვს გარკვეული აზრობრივი დატვირთვა, რომელიც შეიძლება გადამწყვეტი აღმოჩნდეს სწორი პასუხის მოსაძებნად, ამიტომ სასარგებლო იქნება, თუ ამოცანას რამდენჯერმე ყურადღებით გადაიკითხავთ და თითოეული სიტყვის მნიშვნელობას დაუფიქრდებით.
2. მოცემულობის ჩამოწერა და რიცხვითი მნიშვნელობების ერთ (სასურველია, SI) სისტემაში გადაყვანა.
დავწეროთ მოცემულობა, რათა გამუდმებით თვალთახედვის არეში გვქონდეს ცნობილი და საძებნი სიდიდეები. თუ უკვე იცით, რას შეეხება ამოცანა, მაგრამ ვერ ხვდებით, რა გააკეთოთ ან რით დაიწყოთ, მაშინ ამოცანა ცოტა ხნით გვერდზე გადადეთ და ცალკე ფურცელზე ჩამოწერეთ ყველა ის ფორმულა და განმარტება, რომელიც უშუალოდ არის დაკავშირებული ამოცანის პირობებთან.
3. პროცესის სქემატური და გრაფიკული ნახაზის შედგენა
გახსოვდეთ: ნახაზის შედგენა საგრძნობლად ამარტივებს ამოცანის ამოხსნას. ამოცანის ამოხსნისას შესაძლოა ორი სხვადასხვაგვარი ნახაზი დაგვჭირდეს, პირველი – ესკიზის სახით, რათა უკეთ წარმოვიდგინოთ ფიზიკური პროცესის არსი (ანუ ამოცანა გამოვსახოთ ვიზუალურად), ხოლო მეორე – სქემატური. მაგალითად, თუ სხეულის მოძრაობა გამოწვეულია რამდენიმე ძალის მოქმედებით, აუცილებელია სხეულზე მოდებული ძალის ვექტორების გამოსახვა და მათი ისე განლაგება, რომ შესაძლებელი იყოს ვექტორებზე ალგებრული მოქმედებების შესრულება. ყურადღება მივაქციოთ, რომ შესაძლოა, მოქმედება მიმდინარეობდეს არა ერთ, არამედ ორ ან სამ განზომილებაში. ამ შემთხვევაში ძალების ტოლქმედის მისაღებად ამ ძალების სიდიდეების უბრალოდ მიმატება ან გამოკლება არ შეიძლება. ნახაზი განსაკუთრებით დაგვეხმარება, თუ ამოცანაში სხეულის მოძრაობა ან მდებარეობა სხვა სხეულის მიმართ მოცემულია რაიმე კუთხით.
4. ამოხსნა
ხშირად ამოცანის ამოხსნა შეუძლებელია მზა, არსებული ფორმულების პირდაპირი გამოყენებით. როგორც წესი, ამოცანათა უმრავლესობა მრავალსაფეხურიანია, ამ დროს მოგვეთხოვება, მათემატიკური აპარატის დახმარებით ფიზიკის სტანდარტული ფორმულებიდან ჩვენთვის სასურველი ახალი ფორმულა გამოვიყვანოთ. თუ აღმოჩნდა, რომ მიღებულ ფორმულაში შემავალი პარამეტრებიდან ყველა არ არის ცნობილი, საჭიროა განტოლების დამატება.
ზოგადი პრინციპია, რომ რამდენი უცნობიც გვაქვს, იმდენივე ფორმულაა საჭირო და ამოცანა დაიყვანება სისტემის ამოხსნაზე, ანუ ფიზიკური ამოცანა – მათემატიკურზე.
ამოცანის ამოხსნა უნდა მოხდეს ანალიზურად (ფორმულებით), მხოლოდ საბოლოო ფორმულაში უნდა ჩავსვათ რიცხვითი მნიშვნელობები. ფორმულებით ჩაწერილ ამოხსნაში უფრო ადვილია ლოგიკის, ფიზიკური აზრის დანახვა და შეცდომების პოვნა.
5. შემოწმება
თუ ამოცანის ამოხსნის მსვლელობის ან საბოლოო ფორმულის სისწორეში ეჭვი გეპარებათ, შემოწმების ყველაზე მარტივი ხერხია ფორმულაში მხოლოდ განზომილებების ჩასმა. ცხადია, ტოლობის ორივე მხარეს უნდა გვქონდეს ერთი და იგივე განზომილება. ამ მეთოდის გამოყენება არ შეიძლება, თუ ფორმულაში ზოგიერთი რიცხვითი მნიშვნელობა უკვე ჩასმულია. ხშირად შეიძლება მივიღოთ ერთი შეხედვით მოულოდნელი, საღ აზრს მოკლებული პასუხი, მაგალითად, საფანტის წონა – რამდენიმე კილოგრამი, უარყოფითი დრო და ა.შ. ნუ უარყოფთ პასუხს, რომელიც, ერთი შეხედვით, რეალობასთან შეუსაბამოა; ნაცვლად ამისა, კიდევ ერთხელ გადაამოწმეთ ამოცანის ამოხსნის მსვლელობა. მაგ., უარყოფითი დრო შეიძლება იყოს უბრალოდ დრო t=0 მომეტამდე, ანუ დროის ათვლის დაწყებამდე.
დაიმახსოვრეთ:
თუ გსურთ, ფიზიკის ამოცანების ამოხსნა ისწავლოთ, ეცადეთ, ისინი დამოუკიდებლად ამოხსნათ. როდესაც ამოცანას გიხსნით სხვა, როგორც წესი, ყველაფერი გასაგებია, ხოლო როდესაც დამოუკიდებლად ხსნით, არაფერი გამოგდით.
როგორც წესი, ამოცანა ზედმეტ მოცემულობას არ შეიცავს; თუ მისი ამოხსნისას რომელიმე მოცემულობა არ გამოიყენეთ, ე.ი. ამოხსნის მსვლელობაში შეცდომაა.
ფიზიკის ამოცანების ამოხსნისას ერთ-ერთი ყველაზე ქმედითი იარაღია შენახვის კანონების გამოყენება, ოღონდ უნდა გვახსოვდეს, რომ შენახვის კანონები სამართლიანია მხოლოდ ჩაკეტილი, იზოლირებული სისტემისთვის.
მივაქციოთ ყურადღება: თუ სხეულზე მოდებულია რამდენიმე ძალა, შესაძლოა ორი ან რამდენიმე ძალა ერთმანეთს აბათილებდეს. ამ შემთხვევაში ისინი შეიძლება უგულებელვყოთ და ამოცანაც საგრძნობლად გამარტივდება.
ელექტრულ წრედთან დაკავშირებული ამოცანების ამოხსნისას დენის მიმართულების ცოდნა აუცილებელი არ არის; შეგიძლიათ, ის უბრალოდ დაუშვათ.
თუ შესაძლებელია მიმდევრობით ან პარალელურად ჩართული წინაღობების მათი ეკვივალენტური წინაღობით შეცვლა, აუცილებლად შეცვალეთ.
მატერიალური წერტილის შემთხვევაში ათვლის სისტემა დაამთხვიეთ ათვლის სათავეს, სიჩქარის მიმართულება – x ან y ღერძისას.
ხშირად ოპტიკაში ლინზისა და სარკის მახასიათებლები ერთმანეთში ერევათ. გახსოვდეთ: ამოზნექილზედაპირიანი სარკის ფოკუსური მანძილი უარყოფითია, ხოლო ამოზნექილზედაპირიანი ლინზისა – დადებითი; ჩაზნექილზედაპირიანი ლინზისა და სარკის შემთხვევაში პირიქითაა.
