 |
Задание 3. Укажите основные законы механики Ньютона
|
|
|
|
Концепции современного естествознания
Задание 1. Перечислите основные компоненты естествознания как системы естественных наук. Дайте их краткую характеристику
К естественным наукам относятся:
- науки о космосе, его строении и эволюции (астрономия, космология, космогония, астрофизика, космохимия и др.);
о Земле (геология, геофизика, геохимия и др.);
о физических, химических и биологических системах и процессах (формах движения материи);
о человеке как биологическом виде, его происхождении и эволюции (цикл антропологических наук).
Схема классификации естественных наук представлена на рисунке.
Задание 2. Охарактеризуйте александрийский период развития науки
Александрийский период характеризуется началом дифференциации знаний, - становлением астрономии как самостоятельной науки, созданием учения о равновесии тел - статики и развитием математики. Была выдвинута гипотеза о гелиоцентрическом строении Вселенной, проведены измерения окружности Земли и расстояния от Луны до Земли, уточнены положение и движение небесных светил, составил большой звездный каталог (Гиппарх).
Теория движения небесных светил была приведена в систему александрийским астрономом Птоломеем (70-147 н. э.) и изложена им в труде “Великое построение”. Астрономия теперь получила законченную форму, которая долгое время, вплоть до Коперника, не подвергалась каким-либо существенным изменениям.
Другой наукой, достигшей больших успехов в александрийский период, была математика. Евклид (III в. до н. э.) подвел итоги и обобщил в своих “Началах” все, что было сделано до него в области математики. Он создал настолько совершенную и законченную систему элементарной геометрии, что она почти в неизменном виде просуществовала многие столетия.
|
|
|
Учение Архимеда о равновесии тел представляет собой объединение и развитие имевшихся знаний, их систематизацию и оформление в самостоятельную научную область - статику.
Центральное место в учении Архимеда занимают теория рычага, при построении которой использован аксиоматический метод, и теория равновесия тел в жидкости (гидростатика), включающая в себя доказательство ряда теорем, в том числе - закона Архимеда.
Ученые Средней Азии и арабских стран развили далее античную философию и особенно математику и философию. Им принадлежит также заслуга в развитии экспериментальных исследований.
Крупнейшим философом на востоке был ибн-Сина, известный в Европе под именем Авиценна (980-1037). Ибн-Сина был также крупным математиком, естествоиспытателем и врачом. Его сочинение “Медицинский канон” вплоть до XIV в. служило основным пособием при изучении медицины в Европе.
Основные заслуги математиков средневекового Востока заключаются в разработке современной системы счета, заимствованной у индусов, и в развитии алгебры.
В области физических наук арабские и восточные ученые уделяли внимание оптике и механике, совершенствуя технику измерения.
Задание 3. Укажите основные законы механики Ньютона
В 1667г. Ньютон сформулировал три закона динамики, составляющие основной раздел классической механики. Законы Ньютона рассматривают обычно как систему взаимосвязанных законов.
Первый закон Ньютона: всякая материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не заставит ее изменить это состояние.
Стремление тела сохранить состояние покоя или равномерного прямолинейного движения называется инертностью, или инерцией. Поэтому первый закон Ньютона называют также законом инерции.
|
|
|
Для количественной формулировки второго закона динамики вводятся понятия ускорения а, массы тела m и силы F. Ускорением характеризуется быстрота изменения скорости движения тела. Масса тела - физическая величина, одна из основных характеристик материи, определяющая ее инерционные свойства (инертная масса) и гравитационные свойства (тяжелая или гравитационная масса). Сила F - это векторная величина, мера механического воздействии на тело со стороны других тел или полей, в результате которого тело приобретает ускорение, или изменяет свою форму и размеры.
Второй закон Ньютона: ускорение, приобретаемое материальной точкой (телом), пропорционально вызывающей его силе и обратно пропорционально массе материальной точки (тела)
а= F/m.
Второй закон Ньютона справедлив только в инерциальных системах отсчета. Первый закон Ньютона можно получить из второго. Действительно, в случае равенства нулю равнодействующих сил (при отсутствии воздействия на тело со стороны других тел) ускорение также равно нулю. Однако первый закон Ньютона рассматривается как самостоятельный закон, а не как следствие второго закона, так как именно он утверждает существование инерциальных систем отсчета.
Взаимодействие между материальными точками (телами) определяется третьим законом динамики - законом равенства действия и противодействия.
Третий закон Ньютона: всякое действие материальных точек (тел) друг на друга носит характер взаимодействия; силы, с которыми действуют друг на друга материальные точки, всегда равны по модулю, противоположно направлены и действуют вдоль прямой, соединяющей эти точки:
12= -F21 ,
где F12 - сила, действующая на первую материальную точку со стороны второй; F21 - сила, действующая на вторую материальную точку со стороны первой. Эти силы приложены к разным материальным точкам (телам), всегда действуют парами и являются силами одной природы. Третий закон Ньютона позволяет осуществить переход от динамики отдельной материальной точки к динамике системы материальных точек, характеризующихся парным взаимодействием.
Законы Ньютона позволяют решить многие задачи механики - от простых до сложных. Спектр таких задач значительно расширился после разработки Ньютоном и Лейбницем нового для того времени математического аппарата - дифференциального и интегрального исчисления, весьма эффективного при решении многих динамических задач и особенно задач небесной механики.
|
|
|
