Файл: концепция современного естествознания.docx

23Развитие представлений о материи

1 Этап Милийская школа (VI – IV века до н.Э.)

Представители школы (Фалес, Анаксимандр, Анаксимен) считали, что в мире существует

материальный первоисточник (первоначало) всего сущего (всех вещей). У разных

мыслителей эта первооснова была разной: у Фалеса – вода, у Анаксимена – воздух, у

Гераклита – огонь, у Анаксимандра – айперон (это вечное и бесконечное, находящееся в

непрерывном движении единое материальное начало и источник конкретных вещей и

явлений)

2 Этап Атомистическая концепция (IV – III века до н.Э.)

Главным образом связана с именами Левкиппа и Демокрита.

Основные положения:

- в мире есть два начала: пустота (небытие) и атомы (бытие)

- в абсолютной пустоте окружающего пространства существует бесконечное число

мельчайших неделимых - атомов, которые имеют разнообразную форму и движутся в

пустоте беспорядочно, иногда сталкиваются и отталкиваются друг от друга, но иногда

сцепляются в разных положениях и сочетаниях, что означает образование вещей с разным

качеством (даже Земля и звезды)

- атомы никогда не возникают и никогда не погибают (т.е. вечны) 5

- атомы наделены свойством тяжести

- атомы бывают самой разнообразной формы и различны по размерам, но все они столь

малы, что невидимы

- эта концепция не допускает беспредельной делимости материи.

Материя (первоматерия) – это непрерывная, бесконечноделимая и сама по себе не

имеющая определенных качеств, бесформенная субстанция.

В подлунном мире:

- первоэлементы (стихии): земля, вода, воздух и огонь образуются соединением материи с

формами (простейшие из форм – теплое, холодное, сухое и влажное)

- вещества (металлы, глина, кровь и др.) образуются соединением первоэлементов

(стихий)

- тела образуются из веществ

В надлунном мире все состоит из эфира.

24 Законы ньютона и динамика поступательного движения

Движение в классической механике определяется тремя законами Ньютона:

I закон Ньютона (закон инерции): если на тело (материальную точку) не действует сила,

то оно либо находится в покое, либо движется прямолинейно и равномерно. Не

подверженные внешнему воздействию, тела называются свободными. Первый закон

---

фактически постулирует, что существуют системы отсчета, в которых свободное тело или

покоится или движется прямолинейно и равномерно. Такие системы называются

инерциальными системами отсчета.

II закон Ньютона: ускорение движущегося тела прямо пропорционально действующей

на него силе и обратно пропорционально массе тела и направлено по прямой, по которой

эта сила направлена, т.е.

1

a F ma F

m

 

III закон Ньютона (закон действия и противодействия): силы взаимодействия двух тел

(материальных точек) равны по величине, противоположно направлены и действуют

вдоль прямой, соединяющей эти материальные точки, т.е.

F F 12 21   .

В механике Ньютона:

- второй и третий законы Ньютона выполняются только в инерциальных системах отсчета

- согласно второму закону Ньютона, масса тела есть мера его инертности

- движение – механическое перемещение тел может происходить со сколь угодно большой

скоростью

- время – параметр движения; уравнения механики безразличны к знаку времени

- любое сложное движение можно представить как сумму пространственных

перемещений (принцип суперпозиции).

В механистической картине мира признавался только один вид движения – механическое

перемещение в пространстве и времени. На основании этого считалось:

- атомы движутся по законам классической механики, и это движение позволяет

объяснить все, происходящие в мире, явления

- химические процессы – механические перемещения частиц, механическая форма

движения

- живой организм – механизм, и все процессы, протекающие в организме, можно описать с

помощью законов механики и т.п

---

24 Динамика вращательного движения

Вращательным движением тела вокруг фиксированной оси называют движение, при котором произвольная точка тела, кроме тех, что лежат на оси вращения, движется по окружности в плоскости, перпендикулярной оси вращения, с центром, лежащим на этой оси.

Равноускоренное вращательное движение — это движение по окружности, при котором угловая скорость тела за каждые равные отрезки времени изменяется на одно и тоже значение.

Угловое ускорение — это физическая величина, которая характеризует быстроту изменения угловой скорости тела, которая равна первой производной от угловой скорости по времени:

при вращении против часовой стрелки.

Скорость тела при равноускоренном вращении меняется не только по направлению, но и по модулю.

Нормальное ускорение — ускорение, которое характеризует изменение скорости по направлению, которое направлено по радиусу к центру окружности перпендикулярно касательной.

Тангенциальное ускорение — ускорение, которое характеризует изменение модуля скорости, направленное по касательной.

Модуль тангенциального ускорения определяется отношением изменения модуля скорости к промежутку времени, за которое это изменение произошло, т. е.

Модуль полного ускорения точки, которое направлено по се- кущей в сторону вогнутости траектории, определяется с помощью теоремы Пифагора:

Силу, действующую на тело при равноускоренном вращении, можно представить в виде суммы двух составляющих: тангенци- альной и нормальной, т. е. соответственно.

Линия действия силы — линия, вдоль которой происходит действие силы.

Плечо силы — это расстояние от оси вращения до линии действия силы.

Момент силы относительно оси — это скалярная величина, ко- торая является характеристикой вращательного действия силы, равная произведению модуля силы, действующей на твердое тело, на плечо силы этой силы относительно данной оси:

M = Fd.

Момент силы, которая вызывает вращение тела вокруг данной оси по часовой стрелке, является отрицательным, а момент силы, вращающей тело против часовой стрелки, — положительным.

Момент инерции тела относительно оси — это физическая величина, которая является мерой инертности тела во вращательном движении вокруг этой оси, равна сумме произведений масс всех частиц тела на квадраты их расстояний.

---

Теорема Штейнера: момент инерции тела относительно произвольной оси равен сумме моментов инерции этого тела относи- тельно оси, параллельной оси и проходящей через центр инерции, и произведения массы тела на квадрат расстояния между осями.

25 Принцип инерции.Инерционная и гравитационная массы.Момент инерции

Принцип эквивалентности сил гравитации и инерции — эвристический принцип, использованный Альбертом Эйнштейном при выводе общей теории относительности. Один из вариантов его изложения: «Силы гравитационного взаимодействия пропорциональны гравитационной массе тела, силы инерции же пропорциональны инертной массе тела. Если инертная и гравитационная массы равны, то невозможно отличить, какая сила действует на данное достаточно малое тело — гравитационная или сила инерции.

---

26 Законы сохранения импульса,момента импульсаи энергии

Зако́н сохране́ния и́мпульса (Зако́н сохране́ния количества движения) утверждает, что векторная сумма импульсов всех тел (или частиц) системы есть величина постоянная, если векторная сумма внешних сил, действующих на систему, равна нулю.

В классической механике закон сохранения импульса обычно выводится как следствие законов Ньютона. Из законов Ньютона можно показать, что при движении в пустом пространстве импульс сохраняется во времени, а при наличии взаимодействия скорость его изменения определяется суммой приложенных сил.

Как и любой из фундаментальных законов сохранения, закон сохранения импульса связан, согласно теореме Нётер, с одной из фундаментальных симметрий, — однородность пространства

27 Микро-, макро-, мегамиры

В современном естествознании имеют дело с чрезвычайно большой совокупностью

сильно различающихся по своему масштабу и по уровню сложности объектов. Взяв за 21

ориентир пространственно-временной масштаб, привычный для человека, всю

совокупность объектов можно условно представить тремя областями.

Микромир:

- это мир предельно малых, непосредственно ненаблюдаемых объектов

- пространственная размерность объектов в микромире исчисляется от 10-16

см до 10-6

см

- микромир целиком стал областью интересов квантовой физики

- основные структуры микромира: элементарные частицы; атомные ядра; атомы;

молекулы; биологические системы (нуклеиновые кислоты, белки, вирусы, бактерии,

клетки)

Макромир:

- это мир, непосредственно окружающих человека, объектов

- пространственная размерность объектов в макромире исчисляется от 10-5

см до 104

км

- основные структуры макромира: газообразные, жидкие и твердые тела; биологические

системы (организмы, биогеоценозы, биосфера) и т.д.

- изучение объектов микромира проведено в основном в рамках классического

естествознания

Мегамир:

- основные структуры мегамира: планеты; планетные системы (например, Солнечная

система); звезды; галактики; скопление галактик; Метагалактика; Вселенная

- изучение объектов мегамира осуществляется астрономией, астрофизикой и космологией

- пространственная размерность объектов в мегамире простирается от 104

---