- •1.1 Введение, назначение курса, государственный стандарт
- •1.2 Определения и термины для научных методов
- •Логический метод – логически воспроизводится история развития объекта без случайных, несущественных деталей.
- •1.3 Краткая история развития мировоззрения и естествознания на Земле
- •Мировоззрение древних народов, зарождение научных методов, Вклад древнегреческих ученых в начало наук
- •2.1 Мировоззрение древних народов
- •2.2 Древнегреческая натурфилософия
- •Архимедова механика. Наука в эпоху с 1-го по 15-й век. Введение в математику, математика как язык естественных наук Приложения к лекциям м.Ф. Шабанова. Лекция № 3
- •3.1 Архимедова механика
- •Архимедова механика, которой пользовались древние греки и после них до наших дней.
- •3.Правило винта, домкрата.
- •3.3 Введение в математику, математика как язык и основа естественных наук.
- •Аксиомы
- •Введение в физику. Наука о движении кинематика и ее законы. Динамика, законы Ньютона, как основа механистической картины мира. Приложения к лекциям м.Ф. Шабанова. Лекция № 4
- •4.1 Введение в физику
- •4.2 Наука о движении - кинематика и ее законы Обозначения и единицы измерения.
- •Общие законы движения
- •1 Закон. Если на тело не действуют другие тела, оно сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Это закон инерции, первый закон Ньютона.
- •Движение тела по окружности.
- •Динамика, обозначения и единицы измерения.
- •При расстоянии между ними - r
- •Приложения к лекциям м.Ф. Шабанова. Лекция № 5
- •5.1 Гидродинамика, стационарное и турбулентное течение, капилляры.
- •Применение уравнения Бернулли:
- •5.2 Колебания. Волны, звук
- •2. Если нечетное π то вычитание
- •3. Сложение колебаний с близкими частотами ω1, ω2
- •Затухающие колебания.
- •Волновой процесс.
- •Звук, звуковые волны
- •Приложения к лекциям м.Ф. Шабанова. Лекция № 6.
- •6.1 Теплофизика и термодинамика
- •Тепловое расширение твердых тел
- •Уравнение теплопроводности Фурье
- •Уравнение переноса или диффузии газа
- •6.2 Основные положения молекулярно-кинетической теории вещества, законы для идеальных и реальных газов
- •6.3 Газовые законы для идеального газа
- •Законы Гей-Люссака 1802 г.
- •Уравнения Клаперона-Менделеева
- •Связь между скорости движения молеку с температурой и давлением газа
- •6.3 Циклы Карно, тепловые машины Работа газа при расширении
- •6.4 Химия наука о веществе, химических реакциях и химических системах.
- •6.5 Органическая химия
- •Электричество, электродинамика. Электромагнитная картина мира Приложение к лекциям Шабанова м.Ф. Лекция № 7.
- •Особенности электромагнитной картины мира.
- •7.1 Электростатика
- •7.2 Электрический ток, электрические цепи
- •7.3 Электромагнитное излучение и его измерение.
- •Спектральные линии
- •7.4 Геометрическая оптика.
- •Световой поток, сила света и освещенность.
- •Основные составляющие мира. Приложение к лекциям Шабанова м.Ф. Лекция № 8. Структурные составляющие мира - микромир, макромир, мегамир.
- •8.1 Основные, фундаментальные составляющие мира
- •Формула (1) отражает рост массы – m от скорости V. Формула отражает зависимость энергии от массы тела. Обозначения в формулах:
- •Энергия
- •8.2 Свойства и значение информации
- •Особенности современной физики. Понятие о строении материи. Приложение к лекциям Шабанова м.Ф. Лекция № 9.
- •9.1 Ученые и развитие науки в хх-ом веке
- •9.2 Законы сохранения в замкнутых системах и законы симметрии
- •Законы симметрии.
- •9.3 Атомная физика ядра атомов и элементарные частицы
- •Астрономическая картина мира Приложение к лекциям Шабанова м.Ф. Лекция № 10.
- •10.1 Астрономические явления, связанные с вращением Земли и ее движением по орбите
- •10.2 Измерения времени, календарь
- •Календарь.
- •10.3 Солнечная система.
- •10.31 Наша звезда Солнце.
- •Основные типы ядерных реакций, их энерговыделение.
- •10. 32 Планеты солнечной системы
- •19.33 Планеты – гиганты – Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.
- •10.4 Образование солнечной системы, космогонические гипотезы.
- •10.5 Образование Вселенной, элементы космологии.
- •Горячая Вселенная.
- •Адронная эра
- •Биология. Основные понятия, классификации, законы биологии. Приложение к лекциям Шабанова м.Ф. Лекция №11
- •11.1 Основные понятия, уровни биосистеми их составляющие
- •11.2 Генетика, генетический код, одноклеточные организмы
- •11.3 Законы биологии и их возможные применения
- •Литература.
- •История Земли. Возникновение и развитие жизни на Земле Приложение к лекциям Шабанова м.Ф. Лекция №12
- •12.1 Образование Земли и ее строение
- •12.2 Происхождение и развитие жизни на Земле
- •12.3 Биологические эры в истории Земли
- •12.4 Происхождение и эволюция человека
- •Литература.
- •Приложение к лекциям Шабанова м.Ф. Лекция №13
- •13.1 Общесистемные законы, правила и свойства для природных, технических, биологических и социально-экономических систем.
- •4. Закон единства и взаимодействия противоположностей. Всякая система содержит взаимодействующие противоположности, и это взаимодействие служит двигателем эволюции.
- •Заключение по системным законам
- •13.2 Особенности системного анализа социально-экономических систем (сэс) и возможности использования компьютеров в подготовке и принятии решений
- •Управление сэс всегда происходит в условиях неопределённости по трем причинам:
- •13.3 Возможности компьютерных методов разработки и принятия решений
- •Литература.
- •14.1 Законы кибернетики в приложении к управлению социально экономическими системами
- •Cинергетика и информационное управление Приложение к лекциям Шабанова м.Ф. Лекция №15
- •15.1 Синергетика и традиционное научное мышление
- •15.2 Информационное управление человеком и общественной системой
- •15.3 Методы информационного управления и информационной войны
- •Литература.
- •16.2 Научные прогнозы будущего, учение в.И. Вернадского о ноосфере.
- •Литература
5.2 Колебания. Волны, звук
Колебательным движением (колебанием) называется процесс, при котором система, многократно отклоняется от своего положения равновесия, каждый раз вновь возвращается к нему. Если возврат происходит через равный промежуток времени (период), то колебания называются периодическими.
Гармоническими называются колебания происходящие по закону синуса или косинуса. Таковым будет движение по кругу или колебания маятника.
так как , , где t- время, w-угловая скорость,
T-период полного колебания f-частота колебаний -фаза колебаний, ихвзаимосвязь
, ,
Рис 15 Маятник и график гармонических колебаний.
Сложение двух колебаний:
Если разность фаз 2π сложение колебаний
2. Если нечетное π то вычитание
3. Сложение колебаний с близкими частотами ω1, ω2
Разность частот ω1 - ω2 – очень мала.
. Это биение.
Сложение перпендикулярных колебаний с одной частотой.
Результирующее уравнение сложения.
Возможны 3 случая Разность фаз φ2- φ1= 0, 2π - Это уравнение прямой линии.
Смещение S=A sin ωt – это гармоническое колебание прямой под углом α к оси x.
случай φ2- φ1= π/2 получим х2/А21 + у2/A22 = 1 – это уравнение эллипса с полуосями А 1 и А2. Движение точки по эллипсу по часовой стрелке, если φ2- φ1= π/2, если 3/2 π против часовой стрелки.
случай φ2- φ1= π, нечетному количеству π 1,3,5,7 и т.д., тогда как и в 1 случае уравнение прямой под углом π-2 или (-α).
Динамика колебательных движений грузик массой – m висит на пружине.
F=ma = mω2x = - rx, если k = mω2 сила смещения пропорциональна х и направлена противоположно смещению.
Если известны m и ω то можно определить период и частоту ω2= k/m ω=
Т=физический смыслk – это упругость по закону Гука, если колебания на пружине или сила тяжести деленная на длину маятника mg/l . из динамики следует новое определение гармонических колебаний – гармоническими называют колебания вызываемое силой пропорциональной смещению и направленной против смещения.
Маятник в поле тяготения.
F= -mg sin α , если α – мало, то sin(α) ~ α ; F= -mg α = mgх/l.;
Т=; отсюдаg = 42 l/T
Это замечательные формулы математического маятника, реализуемого в виде небольшого тяжелого шарика на невесомой нити. Они показывают, что период колебания не зависит от массы шарика и амплитуды (размаха) колебаний, а определяется длинной нити –l и ускорением силы тяжести- g. Таким образом имея шарик на нити и измерив длину нити и период колебания можно найти ускорение силы тяжести на любой планете.
Энергетика колебаний.
В математическом маятнике идет постоянное преобразование потенциальной энергии тяготения – Ep =mgh , в кинетическую энергию движения шарика – Ek так , что сумма этих энергий является величиной постоянной Ek + Ep = const
Полная энергия гармонических колебаний пропорциональна массе, квадрату амплитуды и квадрату частоты.
Затухающие колебания.
Силы трения приводят к затуханию колебаний. Для поддержания гармонических колебаний нужна вынуждающая сила, синхронная колебаниям. Иначе колебания установятся с частотой вынуждающей силы. Интересен случай совпадения частоты вынуждающей силы с частотой собственных колебаний системы. Это порождает резонанс когда амплитуда колебаний стремится к бесконечности.
f=f0sinωt – сила вынуждающая колебания.
Мост или конструкция может обрушиться, если собственная частота колебаний конструкции совпадет с частотой вынуждающей силы.