Физика для взрослого: зачем и с чего начать

Электрический чайник мощностью два киловатта нагревает литр воды от комнатной температуры до кипения почти за три минуты. Проверить это можно на бумаге, не заглядывая в справочник чайника: на нагрев килограмма воды на один градус уходит около четырёх тысяч двухсот джоулей, градусов набирается около восьмидесяти, получается примерно триста тридцать шесть килоджоулей. Чайник отдаёт два килоджоуля в секунду, значит, нужно около ста семидесяти секунд. Реальный чайник кипит чуть дольше, потому что часть тепла уходит в стенки и в воздух. Если вы довели расчёт до конца, вы только что сделали то, что в физике называется оценкой, и сделали её по ходу обычной кухонной мелочи.

Тот же пример показывает, чем физика взрослому полезна и где с ней трудно. Полезна она там, где даёт способность проверить цифру. Трудно здесь вовсе не понятие энергии: трудно помнить, сколько секунд в минуте, как перевести килоджоули в джоули и что в киловатт-часе три целых шесть десятых миллиона джоулей.

Зачем это взрослому

Скажу сразу: физика нужна взрослому меньше, чем принято уверять, и интереснее, чем он ожидает. Её не требуют на работе, если вы не инженер, не техник и не работаете рядом с приборами. Но у неё есть несколько вполне земных применений.

Первое — понимание бытовых величин. Человек платит за электричество и редко отличает киловатт от киловатт-часа, хотя первое описывает, как быстро прибор потребляет энергию, а второе — сколько он её израсходовал. Эта разница в счёте чувствуется напрямую: два киловатта, включённые на полчаса, дают один киловатт-час, и никакой магии здесь нет.

Второе — разговор с ребёнком. Взрослые часто возвращаются к физике, когда ребёнок приходит с задачей, которую родитель не может объяснить. Вернуться ради этого вполне достаточный повод, но тогда стоит заранее решить, чего вы хотите: выучить предмет самому или научиться вести разговор с учеником. Это разные цели с разными занятиями.

Третье — смена профессии на техническую. Здесь физика обычно нужна как база, и объём определяется курсом или работодателем, а не вами. Если у вас есть конкретный список тем, возьмите его, а не школьную программу целиком.

Ещё одно применение — чтение рекламных обещаний и инструкций. Ёмкость переносной батареи пишут то в ампер-часах, то в ватт-часах, и сравнить два устройства можно, только умножив ампер-часы на напряжение: ватт-часы получаются именно так. Человек, который знает эту связь, не покупает «большую» батарею, не проверив, в каких единицах написано её «много».

Бывает и просто любопытство. Оно законная причина, и, пожалуй, самая устойчивая: человек, которому интересно, как устроена радуга, не бросит через месяц.

Где застревают

Новичок ждёт, что трудной окажется идея: что такое сила, почему тело движется по инерции. Практика показывает другое. Взрослый застревает на арифметике и единицах, а с идеями справляется, пожалуй, лучше подростка, потому что у него есть жизненный опыт обращения с вещами. Идею силы вы уже чувствуете, когда толкаете тяжёлую дверь. А вот выразить из формулы нужную величину и не потерять по дороге килограммы и секунды многие забыли ещё в школе.

Поэтому в физике взрослого есть привычка, которая стоит больше любых формул: проверять единицы. Возьмите формулу расстояния s = v · t. Метры должны получиться из метров в секунду, умноженных на секунды, и если вы по ошибке подставили минуты, единицы не сойдутся, и вы это увидите. С формулой количества теплоты то же самое: джоули на килограмм и кельвин, умноженные на килограммы и кельвины, дают джоули. Если у вас получилось что-то другое, где-то ошибка, и искать её надо до того, как вы открыли ответ в конце учебника.

Школьнику эту привычку обычно прививает учитель, у взрослого учителя нет, и без неё он получает странное число, не знает, верное оно или нет, и теряет уверенность. Именно из-за этого взрослые чаще школьников бросают физику на второй-третьей неделе: не из-за сложности темы, а из-за того, что нечем проверить свой ответ.

Оценка раньше счёта

Второй навык, который взрослому проще получить, чем подростку, — угадывать порядок ответа до расчёта. Прежде чем считать, спросите себя, какой ответ вы ждёте: минуты или часы, граммы или тонны. Чайник кипит около трёх минут, это вы знаете из жизни. Если по формуле выходит три часа или три секунды, считать пришлось неправильно, и заглядывать в ответ не нужно: вы поймали ошибку сами. Привычка эта проста, ей легко научиться, и у взрослых она часто получается лучше, чем у школьников, потому что жизненного материала у них больше: они знают, насколько тяжёл мешок цемента и сколько времени греется ванна.

Репетитор здесь нужен меньше всего как источник правильных ответов и больше как человек, который спрашивает: а чего вы ожидали? Этот вопрос взрослым обычно никто не задаёт, и после него разговор о задаче идёт совсем по-другому.

Пары, которые путают

У физики есть небольшой набор пар понятий, на которых спотыкаются почти все, и разбирать их полезнее, чем учить новые формулы.

• мощность и энергия: киловатт описывает скорость, киловатт-час описывает количество
• масса и вес: килограмм измеряет вещество, ньютон измеряет силу, с которой тело давит на опору
• температура и количество теплоты: градус и джоуль, то есть насколько горячо и сколько тепла в теле
• скорость и ускорение: сколько метров в секунду и как быстро это число меняется
• заряд и ток: сколько электричества всего и как быстро оно течёт по проводу

Каждую пару достаточно проработать на одном-двух бытовых примерах, и сразу уходит половина типичных ошибок. Остальные ошибки лежат в алгебре.

Вторая пара на цифрах. Человек массой семьдесят килограммов стоит в лифте. В покое он давит на пол с силой около шестисот восьмидесяти шести ньютонов, это его вес. Когда лифт разгоняется вверх с ускорением один метр в секунду за секунду, вес вырастает до семисот пятидесяти шести ньютонов, а масса остаётся прежней. Ощущение «меня придавило» и есть увеличившийся вес, и видно, что слова «масса» и «вес» описывают разное, хотя в быту их употребляют как синонимы.

С какого раздела начинать

Порядок разделов — вопрос вкуса, и мой выбор пойдёт против школьного учебника. Школьный курс идёт от механики: сначала движение, потом силы, потом энергия. Для школьника это логично, потому что дальше он будет строить на механике всё остальное. Для взрослого, которому нужно понимать устройство вещей вокруг, я бы стартовал с энергии и мощности, а затем переходил к теплу. Причины две. Эти понятия вы встречаете каждый день, поэтому у них есть опора в опыте. И они сразу дают способность считать: оценка по чайнику выше сделана именно на них.

Механику с формулами равноускоренного движения я бы оставил на потом и брал бы её как язык, а не как зубрёжку: что такое сила, что делает масса, как устроен закон Ньютона. Если вам предстоит работа с механизмами, она придёт сама. Электричество, то есть ток, напряжение и сопротивление, хорошо идёт после тепла: закон Ома объясняется на простых цепях, и взрослый понимает его быстро, потому что видел провода.

Есть и обратное мнение, и оно законно: если ваша цель связана с механикой напрямую, начинать надо с неё. Порядок тут определяется задачей. Школьная программа идёт с седьмого по одиннадцатый класс, и посмотреть, какие разделы в ней есть, можно в статье структура ЕГЭ по физике: как карта она удобна, но порядок и глубина вам нужны другие.

Как заниматься без общей доски

Ни общей доски, ни показа экрана на платформе нет, а физике они нужнее, чем любому другому предмету: схему сил или электрическую цепь хочется набросать на глазах у репетитора. Придётся иначе. Рисуйте на листе и поднимайте его к камере; решение, которое надо разобрать подробно, снимите на телефон и отправьте в чат. Чат у вас появится после того, как репетитор получил ваш контакт, а в одно сообщение войдёт до пяти файлов размером не больше двадцати мегабайт, так что на разбор целой задачи с рисунком места хватает.

Это неудобство оборачивается пользой. Схему сил, нарисованную самим, вы запоминаете лучше, чем схему, которую нарисовал репетитор. Пусть специалист смотрит на ваш рисунок и находит в нём ошибки: стрелка не в ту сторону, лишняя сила, потерянная единица. Именно в таких разборах взрослый и учится физике.

Хорошее содержание первой встречи — принести то, что стоит у вас дома. Табличка с мощностью на чайнике, на обогревателе, на зарядном устройстве превращается в задачу: сколько энергии прибор берёт за час, сколько это в джоулях, за какое время он нагрел бы воду. Такая задача сразу показывает, где у вас провал: в единицах, в формуле или в понимании.

Не пропускайте и проверку единиц на каждой задаче: попросите специалиста спрашивать вас о ней вслух. Такой вопрос превращается в привычку за несколько занятий, и дальше он работает без напоминаний.

Если физика — часть пути в IT или медицину

Если вы учите физику ради программирования, сначала выясните, нужна ли она вам вообще. По моему впечатлению, на алгоритмических собеседованиях её не проверяют, там нужен другой навык: решать задачи вслух, и о нём написано в статье подготовка к техническому интервью по алгоритмам. Физика пригодится в графике, симуляциях и встраиваемых системах, но это узкие области.

Если физика нужна как часть дороги в медицину, соседняя статья — химия для взрослого перед медицинским направлением. Как вообще начать, когда вы вернулись к учёбе после перерыва, описано в репетиторе для взрослого, а общую карту запросов взрослых даёт что подтягивают взрослые чаще всего.

Начать поиск:

• репетиторы по физике
• репетиторы для взрослых
• репетиторы по физике с пробным занятием
• занятия по вечерам

Вопросы и ответы

Можно ли выучить физику взрослому без математики? Идеи можно, расчёты нет. Но математики нужно меньше, чем кажется: алгебра на уровне выражения величины из формулы и умение обращаться с единицами. Если и это забыто, начинайте с неё: как вспомнить школьную программу объясняет, как сделать это выборочно.

Нужна ли физика, чтобы понимать новости о науке? Нет, но она помогает отличать оценку от рекламы: если вы можете проверить порядок цифры, вас труднее обмануть.

Сколько заниматься в неделю? Одного занятия и работы между ними обычно достаточно, и это ориентир, а не норма: если у вас аврал, лучше пропустить неделю и вернуться, чем сидеть над задачей с усталой головой и потом бросить. Для физики важнее регулярность, чем длительность одного занятия, потому что навык решать задачи, проверяя единицы, растёт короткими подходами, а не длинными рывками. Сколько времени вы в принципе можете выделить, зависит от вашей рабочей недели, и это разобрано в статье как учиться, когда работаешь полный день.