Экспериментально обосновать всю физику с самого начала

[Qlin]

https://www.youtube.com/watch?v=pajCFKc9Cg0
Для проведения лабораторной работы «Исследование зависимости силы тока, возникающего в проводнике от напряжения» используются реостат, вольтметр, амперметр и источник тока. Использование всех этих приборов обессмысливает эксперимент: они произведены промышленным способом с учётом уже имеющихся знаний из классической электродинамики (в том числе с учетом закона Ома). Таким образом получается, что классическая электродинамика как бы подтверждает сама себя...

Похожая картина с лабораторными по механике: вам предлагается использовать секундомер и динамометр, забыв о том, что секундомер и динамометр сами являются механическими устройствами.

Всё это наталкивает на более глобальный вопрос: можно ли начать с простейших наблюдений и базовых экспериментов с подручными предметами, и экспериментально обосновать всю физику, постепенно усложняя экспериментальные установки?

[EUgeneUS]

Qlin
Секундомер отсчитывает одинаковые промежутки времени.
На самом деле не одинаковые - могут быть и есть случайные и систематические погрешности.
Важно, что эти погрешности не зависят от того, что измемяем.
Этого достаточно.

[realeugene]

Qlin в сообщении #1527587 писал(а):

Использование всех этих приборов обессмысливает эксперимент: они произведены промышленным способом с учётом уже имеющихся знаний из классической электродинамики (в том числе с учетом закона Ома).

Нет, не обессмысливает. Каждый такой прибор изготовлен на заводе, но вот их комбинация собирается на столе для конкретного эксперимента уникальной. Физика в целом подтверждается как раз миллиардами подобных экспериментов, проводимых самыми разными людьми каждый день, когда они пользуются всякой бытовой и промышленной техникой, работающей в соответствии с инженерными расчётами их разработчиков, основанными на этой самой физике.

[Dmitriy40]

Qlin в сообщении #1527587 писал(а):

Всё это наталкивает на более глобальный вопрос: можно ли начать с простейших наблюдений и базовых экспериментов с подручными предметами, и экспериментально обосновать всю физику, постепенно усложняя экспериментальные установки?

Очевидно можно, ведь однажды физика уже прошла этот путь, значит его можно пройти снова. Вопрос нужно ли.
К тому же имея сегодняшние знания путь можно и значительно сократить.
Ну например секундомер вам не нравится, ОК, возьмите простой маятник, период колебаний которого при малых отклонениях как мы теперь знаем достаточно стабилен и по нему откалибруйте секундомер или используйте напрямую.
Амперметр можно получить из линейки и динамометра, который откалибровать стандартными грузами (отталкивание проводников с одинаковым током). Геморно, но можно.
И так далее.

[Qlin]

EUgeneUS в сообщении #1527588 писал(а):

Секундомер отсчитывает одинаковые промежутки времени.

Это требует доказательств. То есть по-хорошему помимо основного эксперимента требуется провести ряд дополнительных экспериментов, объясняющих, почему каждый прибор работает правильно.

realeugene в сообщении #1527589 писал(а):

Физика в целом подтверждается как раз миллиардами подобных экспериментов, проводимых самыми разными людьми каждый день, когда они пользуются всякой бытовой и промышленной техникой

Бытовые условия — это определённый диапазон температур, масс, скоростей и прочих параметров. Все эти миллиарды экспериментов не объясняют, почему всё будет работать в каких-то иных условиях, отличных от бытовых.

Dmitriy40 в сообщении #1527591 писал(а):

Очевидно можно, ведь однажды физика уже прошла этот путь, значит его можно пройти снова. Вопрос нужно ли.

Можно спросить иначе: какой смысл в школьных и университетских лабораторных работах, если участники эксперимента не понимают суть работы экспериментальной установки ?

[Geen]

Qlin в сообщении #1527687 писал(а):

если участники эксперимента не понимают суть работы экспериментальной установки ?

Участники эксперимента это кролики - им и не положено знать об установке. А вот экспериментатор, даже если он студент, знать суть работы обязан - об этом даже при приёме работы спрашивают.

[Qlin]

Студент будет знать то, что написано в методичке. А чтобы разобраться, как устроен каждый отдельный прибор, зачастую требуются более обширные знания.

[Dmitriy40]

Qlin в сообщении #1527687 писал(а):

Можно спросить иначе: какой смысл в школьных и университетских лабораторных работах, если участники эксперимента не понимают суть работы экспериментальной установки ?

Т.е. по вашему школьники/студенты не понимают закон Ома?
На самом деле мне вообще непонятна претензия к приборам, ведь они могут быть построены вообще на любых принципах, хоть чисто магических, главное чтобы они правильно измеряли именно то что и должны. Лабораторная работа ведь не по принципам устройства измерительных приборов.

Qlin в сообщении #1527689 писал(а):

А чтобы разобраться, как устроен каждый отдельный прибор,

Да не надо ему при проведении лабораторки по закону Ома знать про устройство приборов. Надо знать лишь что они измеряют. Что, а не как. Ну то есть полезно конечно знать и о погрешностях или влиянии прибора на цепь, но это уже частности, Вы спрашивали о более общем принципе.

-- 31.07.2021, 00:15 --

Qlin в сообщении #1527687 писал(а):

какой смысл в школьных и университетских лабораторных работах,

Это вопрос к психологии, человеку полезно пощупать руками реальную установку и самому провести опыт и получить результат, а не просто прочитать в учебнике описание. Особенно на начальных этапах обучения, и особенно в областях выходящих за рамки бытового опыта. Как и в математике для закрепления материала полезны задачи и доказательства теорем (а не одни лишь формулировки последних).

[EUgeneUS]

Qlin в сообщении #1527687 писал(а):

Это требует доказательств. То есть по-хорошему помимо основного эксперимента требуется провести ряд дополнительных экспериментов, объясняющих, почему каждый прибор работает правильно.

Вы либо не прочитали мой пост до конца, либо не поняли его.
Не нужно доказывать, что секундомер отмеряет в точности одинаковые промежутки времени. Тем более это не так.
Важно, что погрешности измерения не зависят от того, какую систему исследуем.

Кстати с амперметром и вольтметром сложнее - они влияют на систему, в которой измеряются величины. Но это всё некритично.

[realeugene]

Qlin в сообщении #1527687 писал(а):

Бытовые условия — это определённый диапазон температур, масс, скоростей и прочих параметров. Все эти миллиарды экспериментов не объясняют, почему всё будет работать в каких-то иных условиях, отличных от бытовых.

Физика не просто объясняет, а предсказывает. Бытовые условия самые важные, для которых требуются предсказания. Но и предсказания для необычных для Земли условий тоже порстоянно проверяются в специально проводимых физиками экспериментах. Физика работает, потому что очень много умных людей её создали с целью, чтобы она работала. В одиночку её перепроверить, разумеется, невозможно, но при этом её перепроверяют постоянно.

-- 31.07.2021, 08:04 --

Qlin в сообщении #1527687 писал(а):

Можно спросить иначе: какой смысл в школьных и университетских лабораторных работах, если участники эксперимента не понимают суть работы экспериментальной установки ?

В смысле не понимают? Суть работающей установки описана в методичке для лабы.

[iifat]

Qlin в сообщении #1527687 писал(а):

Все эти миллиарды экспериментов не объясняют, почему всё будет работать в каких-то иных условиях, отличных от бытовых

Ну, во-первых, как уже сказано, многие условия экспериментов бытовыми не назовёшь. Во-вторых, таки да, физика наука спекулятивная, то бишь, основанная на недостаточном наборе экспериментов. Вот представьте себе очередь из тысячи человек (вы — тысячный), стоящих на крыше десятиэтажки. Первый прыгает, разбивается, второй аналогично. И вот очередь доходит до вас. 999 экспериментов — это ниочём, теории на таких объёмах не строятся. Прыгнете, или откажетесь на основании недоказанной теории?

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Дискуссионные темы (Ф)» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»
Причина переноса: повода для дискуссии нет, есть необходимость понимания основ методологии естественных наук, в т.ч. физики.

[sergey zhukov]

Qlin
Если рассмотреть опыт с законом Ома.

Мне дают три черных ящика (источник тока, резистор и вольтметр) и предлагают убедиться, что цифры на индикаторе первого ящика всегда пропорциональны цифрам на индикаторе второго, если все эти ящики соединить определенным образом. Мне говорят: "Вы проверили закон Ома". Но я думаю, что я проверил только одно: при таком соединении таких ящиков цифры пропорциональны. При чем тут ток, напряжение и сопротивление? Просто ящики так сконструированы, чтобы при таком соединении давать такие результаты.

Но закон Ома, основываясь на понятиях тока, напряжения и сопротивления (и данных проделанного опыта), предсказывает результат и других опытов. Например, он предсказывает, что будет, если вместо одного резистора (черный ящик) подключить два таких одинаковых черных ящика последовательно или параллельно. Или вместо одного источника тока (другой черный ящик) подключить два одинаковых источника тока последовательно или параллельно. Если бы мы не пользовались понятиями тока, напряжения и сопротивления, мы не смогли бы этого предсказать. Эти удачные предсказания убеждают нас в том, что все эти понятия реальны, а приборы измеряют именно их. Основываясь на законе Ома, можно уверенно прогнозировать поведение очень сложных систем. А что, собственно, еще требуется от науки?

Можно, конечно, придерживаться мнения о том, что каждый конкретный опыт уникален и вообще ничего не говорит нам о том, что будет наблюдаться в другом опыте (т.е. если я соединил черные ящики так-то и произвел измерения, то откуда мне знать, что будет, когда я соединю их по другому? Может быть все, что угодно). Но практика говорит, что этот чрезмерно пессимистический взгляд не оправдывается: предсказания и обобщения почему-то работают.

[iifat]

sergey zhukov в сообщении #1527715 писал(а):

Мне дают три черных ящика

Кто этот нехороший человек, который вручает вам три чорных ящика и запрещает заглянуть, что там внутре? Полагаете, неонка?