- •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
9.3 Атомная физика ядра атомов и элементарные частицы
На рубеже 19 и 20-го веков было изучено строение атома. Знаменитая планетарная модель атома Эрнеста Резерфорда состоит из тяжелого ядра, занимающего тысячную долю размера атома, а вокруг его на удаленных орбитах вращаются электроны, как планеты вокруг Солнца. Ядро содержит почти всю массу атома, состоит из положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов (их называют еще нуклонами). Ядро имеет положительный заряд равный числу протонов. Именно число протонов определяет порядковый номер атома в таблице Д.И. Менделеева, а атомный вес определяется также и числом нейтронов. Атомы, имеющие одинаковое число протонов, но различное число нейтронов называются изотопами. Для 106 элементов таблицы Менделеева имеется более 1500 изотопов. Число электронов на орбитах равно числу протонов, если атом не возбужден и находится в нейтральном состоянии. Электроны располагаются на строго определенных орбитах в соответствии с принципом квантования Нильса Бора. Если электрон переходит с верхней энергетической орбиты на нижнюю, то атом излучает квант электромагнитного излучения. Переход одного электрона на более высокую энергетическую орбиту происходит при поглощении кванта атомом.
Каждый атом имеет свою систему электронных орбит и может излучать и поглощать только кванты с определенной энергией и длинной волны, по закону излучения Макса Планка (см. лекцию электромагнитное излучение). Это позволяет определять химический состав далеких звезд по их спектрам. Химические свойства атомов определяются расположением электронов в верхних орбитах.
При поглощении дополнительного электрона атом становится отрицательно заряженным, а при потери электрона положительно заряженным ионом. Ионизация атомов превращает нейтральный газ в заряженную плазму, на которую действуют электрические и магнитные поля, а поток заряженных атомов создает электрический ток. Именно из плазмы водорода, гелия состоят светящиеся поверхности звезд, нагретые от 3000 до 50000 градусов.
В целом атом является электромагнитной системой и вступает в электромагнитное взаимодействие с другими атомами через кванты электромагнитного излучения. Именно кванты или фотоны электромагнитного излучения от жесткого рентгена до километровых радиоволн являются переносчиками электромагнитного взаимодействия.
Астрономическая картина мира Приложение к лекциям Шабанова м.Ф. Лекция № 10.
10.1 Астрономические явления, связанные с вращением Земли и ее движением по орбите
Для определения положения светила на небосводе достаточно 2 условных координат. Это направление на светило по сторонам света - азимут и высота светила над горизонтом. Для визуальных наблюдений удобна простейшая система координат -горизонтальная Рис.1. В этой системе азимут отсчитывается от точки юга к западу, т.е. по часовой стрелке. Измеряется азимут от точки юг к западу в градусах от 0-юг до 360-юг, или в часах от 0 до 24 часов (0360). Для точного отсчета используются минуты и секунды дуги. Высота светила над горизонтом-h измеряется в градусах от 0 до 90. Можно измерять высоту светила по ее зенитному расстоянию-z от 0 до 90 между высотой светила над горизонтом и зенитным расстоянием существует очевидное выражение (см. рис.1.) h+z=90 или z=90-h
При глазомерной оценке высоты светила над горизонтом, мы всегда получаем большие величины из-за того, что небосвод кажется нам сплюснутым к горизонту. Величина ошибки при глазомерной оценке представлена в таблице 1
h ист. |
0 |
15 |
30 |
45 |
75 |
90 |
h глаз. |
0 |
30 |
50 |
65 |
84 |
90 |
Положение видимого горизонта и его дальность зависят от высоты наблюдателя над земной поверхностью. В открытом море дальность горизонта –D в км. в зависимости от H-высоты точки наблюдения в метрах определяется по формуле(2) :
(2)
В таблице 2 приведена дальность видимого горизонта.
Таблица 2. Дальность горизонта.
H |
1 |
5 |
10 |
20 |
50 |
100 |
200 |
1км. |
5км. |
10км |
100км |
200км |
D |
3,9 |
8,7 |
12,3 |
17,4 |
27,6 |
39 |
55,1 |
123 |
276 |
356 |
1122 |
1572 |
Таким образом радиус обозреваемой земной поверхности с высотой мачты корабля до 20 км., с горы-Н=5 км.-275 км., с самолета-Н=10 км. около 350 км. со спутника-Н=200км. около 1600км., с орбитальной станции Н=1000км. D=3400км.
Кроме того, понижение видимого горизонта-h в угловых минутах определяется преломлением света в земной атмосфере - рефракцией по формуле (3) :
(3)
Горизонтальная система координат не удобна для наблюдений на больших телескопах с автоматическим отслеживанием положения светил (гидированием), так как при суточном вращении Земли одновременно меняется азимут-А и высота светила над горизонтом. Более удобна для астрономических наблюдений экваториальная система, в которой при суточном вращении изменяется одна координата-часовой угол -t, отсчитываемый от меридиана до круга склонения светила с юга на запад. Вторая координата-угол склонения-б, отсчитываемая от плоскости экватора, остается постоянной. Вместо часового угла –t часто используется угол прямое восхождение- светила, отсчитывается от точки весеннего равноденствия- в плоскости экватора к востоку до круга склонения светила.
Большой круг, проходящий через полюс и зенит, называется меридианом. При пересечении светилом меридиана с южной стороны оно будет находиться в верхней кульминации, на максимальной высоте над горизонтом. При пересечении светила меридиана с северной стороны , через двенадцать часов после верхней кульминации, оно будет находиться в нижней кульминации. Светила в нижней кульминации, как правило, скрыты за горизонтом, видны только светила находящиеся в околополярной области.
N
А
Рис. 31 Горизонтальная система . Рис. 32 Экваториальная система координат
Склонение светила можно определять по полярному расстоянию- p – это угол между направлением на полюс и на светило. Воображаемая ось вращения Земли проходит через полюс-P. В настоящее время полюс расположен в направлении на Полярную звезду с точностью до 1. Положение полюса медленно меняется из-за прецессии. Высота полюса над горизонтом определяется широтой места-. Полярное расстояние и склонение связаны очевидной (см. рис.2) формулой(4):
(4) P+б=90 , Р=90-б