- •2.2. МЕТОДЫ НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ
- •1. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ
- •2. ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА
- •2. ЗАПУСК КОМПЬЮТЕРНОГО ИМИТАТОРА
- •ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
- •Задание 1. ПРОВЕРКА ФОРМУЛЫ ПУТИ ПРИ РАВНОУСКОРЕННОМ ДВИЖЕНИИ
- •Порядок выполнения задания на машине Атвуда
- •Порядок выполнения задания на компьютерном имитаторе
- •Задание 3. ПРОВЕРКА ВТОРОГО ЗАКОНА НЬЮТОНА
- •Порядок выполнения задания на машине Атвуда
- •Порядок выполнения задания на компьютерном имитаторе
- •Контрольные вопросы:
|
|
Лабораторная работа №2 |
|
ИЗУЧЕНИЕ РАВНОУСКОРЕННОГО ДВИЖЕНИЯ НА МАШИНЕ АТВУДА |
|||
|
И ЕЁ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ |
||
Цель |
работы – |
экспериментальное |
исследование характера прямо- |
линейного |
движения |
тел в поле |
земного тяготения, проверка формул |
равноускоренного движения и второго закона Ньютона методом прямог эксперимента с использованием машины Атвуда и методом компьютерного
моделирования. |
|
|
|
|
Приборы |
и принадлежности– машина Атвуда, IBM-совместимый |
|
||
персональный |
компьютер (ПК), пакет |
компьютерных |
программ |
по |
моделированию законов движения с помощью машины Атвуда.
1.ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ
1.1.РАЗВИТИЕ ВЗГЛЯДОВ НА ДВИЖЕНИЕ МАТЕРИИ
Вокружающем нас мире нет ничего абсолютно застывшего и неизменного, все материальные объекты существуют в движении. Во-первых, любое тело, покоящееся относительно Земли, движется вместе с ней вокруг Солнца, вместе с Солнцем – относительно других звёзд Галактики, которая, в свою очередь перемешается относительно других звёздных систем. Во-вторых, каждое тело
взаимодействует |
с |
окружающими |
его |
,телами в |
результате |
этого |
взаимодействия |
приобретает движение: |
поступательное или |
вращательное. |
В- |
третьих, внутри самих тел происходит непрерывное движение элементарных частиц, атомов, молекул.
Вшироком смысле, движение – это любое изменение материи, от простого механического перемещения до сложных процессов мышления.
Внауке исторически сложились и параллельно развивались две концепции
впонимании движения: диалектическая и метафизическая.
Диалектическая концепция предполагает изучение материальных объектов с учётом их взаимосвязей, а также реальных процессов их изменения и развития.
Основоположником диалектического подхода является древнегреческий мыслитель Гераклит Эфесский (ок. 540 – 480 гг. до н. э.). Основу учения Гераклита составляет идеяо взаимосвязи, беспрерывном движении и безостановочной изменчивости вещей. Он считал, что движение необратимо,
невозможно вернуться в однажды пройденное .состояниеОб этом свидетельствуют дошедшие до нас афоризмы Гераклита: «Всё течет, всё меняется», «Нельзя дважды войти в одну и ту же реку». Гераклит полагал, что нельзя понять субстанцию мира, природу Космоса, не учитывая его постоянную текучесть, изменчивость, то, что он всё время находится в состоянии становления.
Размышляя над проблемой первовещества (субстанции мира), он пришёл к выводу, что оно должно быть подвижным, текучим, непрерывно изменчивым. Гераклит считал, что такой первоосновой бытия является не вода, воздух или земля, а огонь, который представлялся самым изменчивым веществом. (Тогда люди ещё не понимали, что огонь – это не вещество, как вода, воздух, земля, а
50
реакция окисления с выделением теплоты и света). Согласно Гераклиту, космос рождается из огня и снова сгорает в нём.
Диалектика изменчивости огня, его пневма (огненная энергия) была затем
популярна у многих философов, в том числе у Аристотеля два века спустя. |
|
|
||||||
|
Подобных |
взглядов на |
движение |
придерживался |
английский |
философ |
||
Джон |
Толанд (1670–1722гг.). Именно он |
вXIII в. высказал |
убеждение, |
что |
||||
«движение есть способ существования материи». Французские философы- |
||||||||
просветители Дени Дидро и Поль Гольбах, немецкий философ Фридрих Энгельс, |
||||||||
венгерский философ Дьёрдь Лукач, немецкий физик Макс Борн, шведский физик |
||||||||
Хуго |
Альвен |
также считали, |
что вне |
движения нельзя |
даже |
мысленно |
||
представить себе ни один материальный объекти были убеждены в том, что |
||||||||
характеристика любого объекта в конечном итоге |
сводится |
к |
раскрыти |
|||||
присущих ему движений. |
|
|
|
|
|
|
||
|
Сторонники диалектической концепции признают любые формы движения |
(поступательное, вращательное, хаотическое, круговороты) в развитии.
Метафизическая концепция признаёт разделение природы на составные части и изучение каждой в отдельности вне изменения и развития.
Она сформировалась в стенах элейской школы(г. Элея на юге Италии), создателями которой являются Ксенофан и его единомышленники Парменид и Зенон. Они отрицали движение, пытались доказать, что окружающий мир неподвижен, неизменен, ибо всякое изменение представляется противоречивым, а потому – невозможным.
Парменид (540–470 гг. до н. э.) был убеждён в том, что материальный мир неподвижен, шарообразен и однороден; он есть одно целое. Мир существует вечно, он никогда не возникал и никогда не исчезнет в будущем. Он был уверен, что изменения в мире невозможны, и относил видимые изменения за счет иллюзорности наших чувств. Парменид полагал, что Земля не движется, она
находится в центре Космоса и постоянно остается в |
равновесии |
вследствие |
||||
равного расстояния её от всех точек периферии Космоса, но иногда она может |
||||||
колебаться, что проявляется как землетрясение. |
|
|
|
|||
На |
определенном этапе научного познания природы |
метафизический |
||||
метод, которым руководствовались учёные-естествоиспытатели, |
был |
вполне |
||||
пригоден и даже неизбежен, ибо упрощал и облегчал сам процесс познания. В |
||||||
рамках метафизического подхода к миру учеными изучались многие объекты и |
||||||
явления природы, проводилась их классификация. Наглядным примером этого |
||||||
может служить весьма плодотворная деятельность |
известного |
шведского |
||||
ученого, |
метафизически мыслящего |
натуралиста Карла |
Линнея (1707– |
|||
1778гг). Будучи талантливым, неутомимым исследователем, Линней все силы |
||||||
своего |
огромного |
ума, обогащённого |
наблюдениями |
в |
многочисленных |
путешествиях, употребил на создание классификации растительного и животного мира. Но, проделав огромную и очень полезную классификационную работу, Линней вместе с тем не вышел за рамки традиционного для наукиXVIII века метафизического метода мышления. Распределив, «по полочкам» разновидности представителей живой природы, расположив растения и животных в порядке усложнения их строения, он не усмотрел развития в этом усложнении.
51
Линней считал виды растений и животных абсолютно неизменными, а самих |
|
|||||||||
«видов, столько, сколько их создано Творцом». |
|
|
|
|
|
|||||
Метафизической концепции движения длительное время придерживались |
|
|||||||||
сторонники двух различных философских направлений: метафизического |
|
|||||||||
субстанциализма и идеалистического релятивизма. |
|
|
|
|
||||||
Представители метафизического субстанциализма(Бенедикт Спиноза, |
|
|||||||||
Томас Гексли, Уильям |
Клиффорд) |
полагали, что объект (субстанция) значит |
|
|||||||
нечто сам по себе, вне присущих ему движений. А движение – нечто внешнее, |
|
|||||||||
налагающееся на объект (абсолютизация субстанции). |
|
|
|
|
||||||
Сторонники идеалистического релятивизма (английские мыслители первой |
|
|||||||||
половины XVIII |
века Джордж |
Беркли и Давид Юм), |
отрицали субстанции |
|
||||||
вообще. |
Для них было характернопровозглашение |
чистого |
движения, |
|
||||||
существующего без носителя (абсолютизация движения). |
|
|
|
|
||||||
Новые научные идеи и открытия второй половиныXVIII – первой |
|
|||||||||
половины |
XIX |
веков (вывод |
Леонардом |
Эйлером |
основных |
уравнений |
|
|||
движения идеальной жидкости, открытие Эрнстом |
Хладни |
продольных |
|
|||||||
колебаний струн и стержней, измерение скорости звука в воздухе французскими |
|
|||||||||
учёными |
Домиником |
Араго |
и |
Алксандром |
Гумбольдтом.) |
и |
||||
продемонстрировали ограниченность |
метафизикии вскрыли |
диалектический |
|
характер явлений природы. На основе развития частных наук и анализа
философских |
идей |
своих |
предшественников |
создатели - |
диал |
материалистической философии углубили понимание сущности |
движения, его |
|
непрерывной связи с материей, пространством и временем.
Они утверждают, что материя не может существоватьбез движения; в свою очередь движение не может существовать без материальногоносителя
(вещества или поля). Нет движения как такового, а есть движение конкретных материальных объектов.
Движение – есть способ существования материи.
Свойства движения:
1)Объективность – независимость движения от сознания человека. Это означает, что материя сама по себе имеет причину своих изменений. Из объективности следует положение о бесконечности взаимопревращений материи.
2)Универсальность (всеобщность) – все материальные объекты находятся в движении.
3)Несотворимость и неуничтожимость – диалектики-материалисты отвергают какие-либо рассуждения о начале или конце движения, утверждаяи принцип самодвижения материи одновременно, раскрывают его механизм. По их мнению (а оно подтверждается опытом человечества и данными естественных наук) движение есть результат борьбы объективно существующ противоположностей. Это, например, действие и противодействие в механическом движении, более высокая и более низкая температура (энергия) – в тепловом движении, положительный и отрицательный заряд– в электричестве, полярные интересы людей и их различных объединений– в общественном развитии.
52
4) Абсолютность – признавая абсолютность движения, диалектический материализм не отрицает его противоположности – покоя.
Под покоем понимается неизменность объектов, их стабильность, временное единство противоположностей, равновесие, сохранение объектов и их состояний. Покой относителен. Например, тело, находящееся в состоянии механического равновесия (покоя) относительно Земли, принимает участие в
суточном вращении Земли вокруг её оси и движется вместе с Землёй вокруг Солнца. Мельчайшие частицы, входящие в состав покоящегося тела(электроны,
атомы, молекулы) тоже |
непрерывно |
движутся. Таким образом, относительный |
||||||
покой существует в движении. |
|
|
|
|
|
|
||
Если |
движение |
является |
причиной |
возникновения |
конкретных, |
|||
качественно различных объектов, то |
покой |
является |
причиной |
сохранения |
||||
относительной |
устойчивости |
этих |
конкретных |
объектов, условием их |
||||
существования. |
Возможность |
относительного |
покоя |
,телкак |
и движение, |
является, необходимым условием дифференциации материи.
Неисчерпаемость материи, многообразие объектов и явлений связаны с многообразием форм движения. Согласно представлениям диалектиковматериалистов, критерием выделения форм движения материи является связь каждой из них с определенным материальным носителем. Вместе с тем каждая форма движения характеризуется соответствующими законами, действующими на том или ином структурном уровне материи.
В современной науке выделяются три основные группы форм движения материи, которые в свою очередь имеют множество своих специфических форм движения.
Классификация форм движения материи (от низших к высшим): 1. В неорганической природе:
o пространственное перемещение (механическое движение);
o движение элементарных частиц и полей– электромагнитные, гравитационные, сильные и слабые взаимодействия, процессы превращения элементарных частиц;
o движение и превращение атомов и молекул, включающее в себя химические реакции (атомно-молекулярное движение);
oизменения в структуре макроскопических тел– тепловые процессы, изменение агрегатных состояний, звуковые колебания и другое;
o геологическая форма движения, включающая комплекс физикохимических процессов, связанных с образованием всевозможных минералов, руд и других веществ в условиях больших температур и давлений;
oизменение космических систем различных размеров: планет, звёзд, галактик и их скоплений. В масштабах мегамира– грандиозное расширение Метагалактики.
2.В живой природе:
oобмен веществ;
oсаморегуляция, управление и воспроизводство в биоценозах и других экологических системах;
53