Фізика і астрономія — одні з найдавніших наук про природу. Найперші астрономічні знання — це не та астрономія, як ми її розуміємо нині. Ці знання були лише засобом для задоволення потреб господарського життя. У II ст. н. е. Клавдій Птолемей створив геоцентричну систему світу — відносно складну математичну модель, яка для свого часу задовільно пояснювала видимі рухи планет і, що було тоді важливо, давала змогу визначати їхнє положення на небесній сфері наперед, у майбутньому. Хоча вона не відображала справжньої будови Сонячної системи її використовували упродовж майже 1500 років.Вважають, що сучасна фізика почала свій розвиток із праць Галілея, який став основоположником експериментально-математичного методу вивчення природи та зробив фізику наукою про універсальні закони природи. Він сформулював найважливіші принципи механічного світу. Його дослідження кардинально вплинули на розвиток наукової думки. Саме від нього бере початок фізика як наука Найважливішим внеском Галілео Галілея в науку була свідома й послідовна заміна пасивного спостереження активним експериментом. Галілей першим використав телескоп для вивчення небесних тіл. Результатами цих спостережень і експериментів стали зроблені вченим наукові відкриття.Потужним поштовхом до формування фізики як науки стали наукові праці Ісаака Ньютона. На основі сформульованих ним законів було побудовано так звану ньютонівську механіку, на базі якої розвинулася класична фізика, а в астрономії виник новий розділ — небесна механіка.Експерименти класичної фізики проводилися виключно з макроскопічними тілами (тобто, з тілами, що складаються з величезної кількості атомів і молекул), які рухалися порівняно повільно (зі швидкістю на-багато меншою ніж 300 000 км/с). У ХІХ ст.                       М. Фарадей та Д. Максвелл сформулювали основні закони електромагнетизму, які спричинили подальший розвиток електродинаміки. Наукові відкриття, зроблені цими вченими лягли в основу розроблення електростанцій, засобів теле- і радіозв’язку тощо.На початку ХХ ст. А. Ейнштейн переформулював основні рівняння механіки так, щоб їх можна було застосовувати до вивчення рухів зі швидкостями, наближеними до швидкості світла, та заклав основи теорії гравітації (всесвітнього тяжіння). Але найважливішими науковими здобутками цього періоду стали відкриття закономірностей мікросвіту. Наукові дослідження ХХ ст. спричинили виникнення нових галузей фізики: квантово-механічної, а потім і квантово-релятивістської фізики. Наразі квантово-релятивістська фізика є найбільш загальною та універсальною формою подання сучасного тлумачення навколишнього світу. Але з появою квантової релятивістської фізики класична фізика не зникла. Визначилися лише рамки, у межах яких вона діє.Отже, на кожному історичному етапі конкретний зміст фізики, як і астрономії, визначався тодішнім рівнем знань про природу. Нині об’єктами дослідження у фізиці є найдрібніші частинки речовини (аж до так званих кварків), віддалені від Землі на тисячі світлових років таємничі квазари та «чорні діри» а також Світ (Всесвіт) у його цілісному розвитку.

В історії розвитку фізичної та астрономічної науки українські вчені посідають вагоме місце поруч із всесвітньо відомими дослідниками природи. Одним із перших українських середньовічних філософів та астрономів був Юрій Котермак із Дрогобича, ректор Болонського університету, автор книги «Прогностична оцінка» (1483 р.).Біля витоків одного із найвизначніших досягнень людства — відкриття «Х»-променів, за яке В. Рентген був удостоєний Нобелівської премії, стояв Іван Пулюй. Український фізик отримав перші високоякісні знімки з їх засто-суванням. У другій половині XIX — на початку XX ст. учений був відомий в Європі своїми фундаментальними працями з молекулярної фізики, дослідження властивостей та природи катодних променів.Наша держава має значний науковий та технологічний потенціал. Його утворюють потужні науково-дослідні установи та виробничі об’єднання. Києва, Дніпра, Одеси, Харкова, в яких зароджувалися та функціонують й сьо-годні наукові школи фізики та астрономії, всесвітньо відомі своїми результатами. Провідну роль у становленні фізики і астрономії в нашій країні відіграють наукові установи Національної академії наук України (НАН України), яка була заснована у 1918 р. як Всеукраїнська академія наук.Однією з перших вітчизняних науково-дослідних установ, де упродовж багатьох років років здійснюються фундаментальні дослідження в галузі механіки, є Інститут механіки ім. С. П. Тимошенка НАН України. Це — один із перших науково-дослідних інститутів у складі Всеукраїнської академії наук, директором-засновником якого став видатний фахівець із теорії міцності, академік С.П. Тимошенко.Сучасні дослідження з фізики конденсованого стану, м’яких речовин, нанофізики та наноелектроніки, фізики лазерів, нелінійної та сингулярної оптики, голографії, фізики поверхні, емісійної та плазмової електроніки здійснюються в Інституті фізики НАН України. В Інституті магнетизму НАН України досліджуються проблеми магнетизму, створуються нові магнітні матеріали (магнітні носії з надвисокою щільністю запису інформації, матеріали з ефектом магнітної пам’яті), розробляються заходи з ліквідації наслідків таких екологічних катастроф світового масштабу, як аварія на Чорнобильській АЕС.В Інституті ядерних досліджень НАН України здійснюються дослідження з ядерної фізики, фізики конденсованого стану речовини, матеріалознавства, атомної енергетики, радіоекології, виробництва радіоізотопів. На унікальному приладі — ізохронному циклотроні «У-240» ви-конуються експерименти з просторово-змінними магнітними полями, в яких утримуються на заданих орбітах прискорені частинки, незалежно від зміни їхніх мас завдяки релятивістським ефектам, досліджується поділ важких ядер.

Ізохронний циклотрон У-240  

Перші професійні астрономічні обсерваторії в Україні було засновано в університетах, які нині є провідними закладами вищої освіти, — Львівському, Київському, Одеському і Харківському. Окрему історію має обсерваторія в Миколаєві. Її створили в 1821 р. для потреб Чорноморського флоту — забезпечення його точним часом і морехідними картами, а також для налагодження навігаційних приладів та навчання штурманів астрономічних методів орієнтування.Університетські обсерваторії дотепер продовжують свою науково-освітню діяльність. З ними пов’язана левова частка історії астрономічної науки в Україні, адже тут працювали чи здобували професійну освіту майже всі українські астрономи. Астрономічні обсерваторії в Україні мають не лише провідні (класичні) університети, а й НАН України. Це відносно молоді наукові установи, але великі наукові центри. Дві з них, Радіоастрономічний інститут та Полтавська гравіметрична обсерваторія, є спеціалізованими установами, де виконують дослідження з радіоастрономії та гравіметрії.Натомість Головна астрономічна обсерваторія (ГАО) НАН України (м. Київ, Голосіїв) виконує широкий спектр астрономічних досліджень — позиційна астрономія та космічна геодинаміка, фізикa Сонця і тіл Сонячної системи, фізика й еволюція зір та галактик, фізика комет та космічної плазми, астрономічне й космічне приладобудування. Її науковці створили Атлас зворотного боку Місяця, зоряний каталог ФОНАК, оригінальні спектральні, фотометричні й поляриметричні прилади, з допомогою яких визначили фізичні властивості атмосфер Марса, Юпітера й Сатурна.У ГАО також розроблено низку фотометричних моделей комет та фізична теорія ядер комет, оригінальні методи і програмне забезпечення для спостережень за космічними та астрономічними об’єктами і для обробки отриманих даних.Українська астрономія має кілька унікальних телескопів. Одним із кращих у світі за спектральною роздільною здатність є горизонтальний сонячний телескоп АЦУ-5 Ернеста Гуртовенка, встановлений у ГАО НАН України (мал. 1.3). В Україні під Харковом працює найбільший у світі радіотелескоп декаметрового діапазону — УТР-2 (український Т-подібний радіотелес-коп-2) (мал. 1.4.), призначений для спостережень у діапазоні 8—33 МГц (довжина хвиль 10—20 м). Його ефективна площа (площа, якою він сприймає випромінювання) становить 150 тисяч кв. м, що перевищує сумарну ефективну площу всіх інших радіотелескопів у світі.Українські астрономи мають змогу також виконувати спостереження з допомогою найбільших у світі телескопів, наприклад, Космічного телескопа імені Габбла чи Дуже великого телескопа Європейської південної обсерваторії. Або брати дані астрономічних спостережень з Міжнародної віртуальної обсерваторії.Українські вчені долучаються до найсучасніших астрономічних експериментів. 12 листопада 2014 р. вперше в історії людства космічний зонд було висаджено на поверхню комети Чурюмова–Герасименко (67P) та отримано унікальні фізичні, астрономічні, хімічні дані (мал. 1.5). У межах космічної місії «Розета» упродовж 12 років здійснювалися дослідження комети, відкритої в 1969 році вітчизняним астрономом К. І. Чурюмовим та аспіранткою С. І. Герасименко. 

Усе життя людини пов'язане з механікою: її хода, заняття фізичною культурою або іншою працею, яка супроводжує її на виробництві та в побуті. Це використання різноманітних механізмів і машин, без яких не можна обійтися в різних сферах людської діяльності тощо.

Науку, яка вивчає механічний рух матеріальних тіл і взаємодії, що при цьому відбуваються, називають механікою. Залежно від опису руху в механіці виділяють розділи: кінематику, де вивчається рух тіл, не беручи до уваги сили; динаміку, яка вивчає рух тіл під дією сил; статику, що вивчає питання рівноваги тіл. 

Механічний рух — це зміна з часом положення тіла (або частин тіла) у просторі відносно інших тіл. Закони механічного руху, які ми вивчатимемо, поширюються на тіла макро- і мегасвіту, що рухаються зі швидкостями, набагато меншими від швидкості світла. Механічні рухи тіл можуть бути різноманітними й складними. Найпростішим його видом є поступальний рух, під час якого всі точки тіла рухаються однаково, а будь-яка подумки проведена в ньому пряма, залишається паралельною самою собі. 

Основною задачею механіки є опис механічного руху тіл, тобто встановлення закону руху (рівняння руху) тіла на основі його характеристик (координати, переміщення, довжини пройденого шляху, кута повороту, швидкості, прискорення тощо). Іншими словами, якщо за допомогою складеного закону (рівняння) руху можна визначити положення тіла в будь-який момент часу, то основна задача механіки вважається розв’язаною. 

Основною задачею механіки є визначення положення тіла у просторі в будь-який момент часу. 

Тіло, відносно якого розглядається рух, називають тілом відліку. Тіло відліку, пов’язані з ним система координат і прилад для відліку часу утво­рюють систему відліку. 

Координати точки — це числа, які визначають положення фізичного тіла (матеріальної точки) на площині чи в просторі.

В декартовій системі координат положення тіла (матеріальної точки) на лінії площини і в просторі визначається відповідно однією (а), двома (б) або трьома (в) координатами (X,Y, Z).

Щоб фіксувати зміну положення тіла у просторі, необхідно встановити, відносно чого відбувається саме ця зміна. Систему відліку в кінематиці вибирають, керуючись лише міркуваннями зручності для математичного опису руху. 

Рівняння, яке встановлює залежність координат матеріальної точки від часу, називається рівнянням (законом) руху.

У тривимірній системі відліку рівняння руху математично записують так: x = x(t),y = y(t), z = z(t). Дослідити рух тіла (зміну його положення у просторі з плином часу) можна і за його траєкторією.

 Траєкторія матеріальної точки— неперервна уявна лінія, яку описує точка під час свого руху в обраній системі відліку. 

За її виглядом механічні рухи поділяють на прямолінійні (траєкторія — пряма лінія) й криволінійні (траєкторія — крива лінія).Кожне тіло має певні розміри, а отже, різні його точки перебувають одночасно в різних місцях простору. Як визначити положення всього тіла? Загалом це зробити складно. У багатьох задачах при дослідженні руху тіла можна обмежити описом руху лише однієї його точки. Тоді рухоме тіло подумки замінюють однією точкою (ідея І. Ньютона). 

Тіло, розмірами якого за певних умов руху можна знехтувати, називають матеріальною точкою. Це фізична модель реального тіла в умовах певної задачі. 

Тіло можна вважати матеріальною точкою, якщо виконується хоча б одна з таких умов:

— розміри тіла малі порівняно з пройденою відстанню;

— усі точки тіла рухаються однаково, тобто воно здійснює поступальний рух. 

За траєкторією руху легко визначити шлях, пройдений тілом. Для цього необхідно виміряти довжину траєкторії між початковим положенням тіла і положенням тіла в обраний момент часу. 

Шлях, l — фізична величина, що дорівнює довжині траєкторії, яку описує точка за час руху. Одиницею шляху є метр: 1 м. 

Шлях— величина скалярна. 

Якщо відомо, де розташоване тіло на початку руху, його траєкторія і пройдений шлях, то можна визначити, де буде тіло в кінці руху.

Якщо траєкторія руху невідома, і не має значення, якою саме траєкторією рухається тіло, а важливо визначити зміну положення тіла у просторі з плином часу, тоді користуються поняттями «радіус-вектор» і «переміщення».

Радіус-вектор точки — це вектор, що сполучає початок відліку із цією точкою. 

Зміну положення тіла можна визначити за його переміщенням. Переміщення s— вектор, що сполучає початкове положення точки з її положенням у вибраний момент часу. Переміщення вважають заданим, якщо відомі напрямок і модуль пере­міщення. Модуль переміщення s — це довжина вектора переміщення. Одиниця модуля переміщення в СІ — метр. 

Траєкторія руху, шлях і переміщення залежать від вибору системи відліку 

За характером руху розрізняють рівномірний і нерівно­мірний рухи, за формою траєкторії — прямолінійний і криволінійний рухи.