Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
МКМ НОВАЯ 111.pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
10.05.2015
Размер:
1.57 Mб
Скачать

 

 

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