Министерство сельского хозяйства российской федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Ижевская государственная сельскохозяйственная академия»

Г. А. Кораблев

Курс физики и биофизики

Учебное пособие

(Второе издание)

Ижевск

2014

УДК 536.075

ББК 22.3

Рецензенты:

С. И. Юран - профессор, доктор технических наук.

Н.Н. Новых - профессор, доктор ветеринарных наук, заведующий

кафедрой анатомии и биологии ИжГСХА .

Кораблев Г.А.

Курс физики и биофизики: учебное пособие/ Г.А. Кораблев.- Ижевск: ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2014. – 184с.

В данном пособии систематизированы основные разделы всего учебного материала лекционного курса по физике и биофизике для неинженерных специальностей сельскохозяйственной академии.

Во втором издании даны дополнительные разделы по дисперсии света и по оптически-активным веществам.

При отсутствии учебной литературы, оптимально приближенной к Программе ГУ ВУЗ, данное пособие может существенно помочь при самостоятельной подготовке к лекциям и к лабораторным занятиям, особенно для студентов заочного отделения.

УДК 536.075

ББК 22.3

© Кораблев Г. А., 2014

©ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2014

Введение

Любые процессы, происходящие в природе, отражают многообразие форм движения материи и изучаются они различными науками.

Физика – наука об основных, наиболее общих закономерностях природы. Ряд крупных открытий показал универсальность физических законов во всех областях естествознания. Такие законы, как закон сохранения энергии, закон сохранения электрического заряда и начала термодинамики - являются всеобщими закономерностями, как для живой, так и для неживой природы. И эти положения используются всеми естественными науками, в том числе химией и биологией.

Животные и растения представляют собой системы, в которых протекают физические, химические и биологические процессы.

Для полного описания и понимания строения и функционирования всех биологических систем необходимо знание основных законов природы.

Биофизика – наука, изучающая физические и физико-химические закономерности в биологических системах, а также действие физических факторов на живые организмы. Биофизика – наука сравнительно молодая. Бурное развитие биофизики идет в последние десятилетия в связи с достижениями физики и физической химии, так как биофизики использует законы и методы ряда наук – физики, химии, биологии, медицины, математики, кибернетики. Сильный отпечаток на современ-ную биофизику наложило развитие кибернетики и теории информации, так как с помощью математического аппарата этих дисциплин становится возможным анализ процессов, происходящих в центральной нервной системе и в молекулярном механизме закрепления наследственных качеств.

Животные и растения представляют собой саморегулирующиеся биологические системы, в которых протекают разнообразные физические процессы, изучаемые биофизикой - механические, тепловые, электри-ческие и т.д.

Биофизика включает четыре раздела:

Молекулярная биофизика рассматривает строение и физические свойства макромолекул (белков, нуклеиновых кислот и др.), а также происходящие в этих системах превращения энергии.

Биофизика клетки исследует структуру клетки, происходящие в ней физико-химические процессы.

Биофизика органов чувств изучает механизмы перехода энергии (и информации от внешних раздражителей) в электрические импульсы нервной ткани.

Биофизика сложных систем занимается изучением и моделированием внутренних связей в биологических объектах на всех уровнях.

К биофизике сложных систем относят и биомеханику, исследующую механизмы работы органов кровообращения, дыхания, движения и др.

Биофизика связана с бионикой (раздел кибернетики), в которой рассматриваются вопросы применения принципов действия живых систем и использование биологических процессов для решения инженерных задач.

Технический уровень производства в значительной степени зависит от состояния науки.

Физика явилась фундаментом, на котором выросли такие новые области техники, как электро- и радиотехника.

Результаты физических исследований все больше находят применения в технике. В свою очередь техника оказывала и оказывает большое влияние на прогресс физики и биофизики.

Успехи физики привели к индустриализации физического и биофизического эксперимента, его автоматизации.

Физические методы и приборы все больше проникают в практику сельского хозяйства. Процессы жизнедеятельности животных в значительной степени определяются физическими условиями среды, в которой развивается животное: освещенность, тепловой, воздушный и водный режим. Задача физики – в изучении этих условий и установление наиболее благоприятных режимов для развития животных.