GOS / 2 Динамика

4. (22). Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции при поступательном движении. Силы инерции в равномерно вращающихся системах, центробежная сила инерции и сила Кариолиса. Проявление сил инерции на поверхности Земли.

Учитель и его назначение в обществе. Психолого-педагогические основы культуры межнационального общения.

П од ИСО понимают такую СО (систему отсчета), в кот-й вып-ся з-н инерции Ньютона (1-ый з-н), а также все др. з-ны инерции. На практике часто приходится иметь дело с СО, в кот-х з-н инерции и др. з-ны Ньютона не вып-ся. Такие СО наз-ют НИСО. В кач-ве пр-ра рассм-м СО, связанную с вагоном ускоренно движущегося поезда.

 F_i = m ;_n=m; '= -

В рассм-нном пр-ре на 1-ое тело действует сила, направленная вправо, но тело покоится. Сила есть, а уск-я нет. В случае 2-го тела  F = 0, но есть . В 3-ем случае есть  F, направленная вправо, но уск-я нет. Во всех 3-х случаях набл-ся нарушение з-на Н., и связано это с тем, что з-ны Н. применимы только в ИСО.

Для того, чтобы оказалось возможным применять з-ны Н. также и в НИСО, необх-мо в этих НИСО ввести доп-ную силу, к-рую наз-ют силой инерции. Сила инерции не яв-ся рез-том взаимод-я конкретных тел. Сила инерции выр-ся так

(1) – уск-е НИСО, если '= -, то (1а).

Для того, чтобы можно было исп-ть з-ны Н. в НИСО, необх-мо вводить силы инерции.

Рассм-м др.НИСО, к-рая в отличие от прямолин. дв-я совершает круговое дв-е.

В этом случае кроме m и действует еще сила натяжения пружины, к-рая тянет шарик к центру, но оказ-ся шарик в этой с-ме покоится, есть Σ F, но нет уск-я, з-ны Н. нарушаются. Чтобы м/о было исп-ть з-ны Н., н/о ввести силы инерции, прикрепленные к шарику и направленные в противопол. сторону от центра и называемую в этом случае центрорбежной силой инерции.

или F_ц.б.=mω²

Земной шар представляет собой НИСО. Но тело неподвижно отн-но пов-ти Земли. В этой с-ме действует центробежная сила инерции, т.е. в этой с-ме сущ-ют 2 силы: сила тяготения и F_ц.б их результирующая дает силу тяжести.

Определим отклонение отвеса распологающегося вдоль вектора отн-но нормали к пов-ти Земли.

φ – широта места на пов-ти Земли

(2)

Центробежная сила инерции проявляется в том случае, когда тело неподвижно отн-но вращ-гося СО. Если же тело, нах-щееся во вращ-йся СО, дв-ся отн-но этой НИСО, то F_ц.б.,к-рая зависит от местоположения и от коорд-т, появл-ся еще одна сила и эту силу изучал впервые франц.ученый Кариолис (первая половина 19 века).

Рассм-м природу этой силы и опр-м ее вел-ну.

В рез-те вращ-я спица б/т перемещаться,а груз, нах-йся на спице, б/т дв-ться по спице.

υ ₀ – ск-ть тела во вращающейся СО

φ = ωt

АВ = ν₀t

A’B’=AB = ν₀t

BC = AA’

BB’ = BC+CB’

CB’=A’B’*φ, φ=ωt => CB’= ν₀t * ωt = ν₀ωt²

Далее система из 2-х формул.

1. ВB’=BC+A’B’φ=BC+ ν₀ωt²

2. BB’= ν_{перпен (А)}+ (а_перпенt²/2) +BC

a_перпен= 2ω ν₀

В общем случае, когда вектор угловой ск-ти ω сост-ет с вектором ν₀ не 90⁰, выр-е имеет вид:

а_перпен=2ω ν₀ sin(ω^ν₀)

С учетом направления вектора а_перпен ур-е имеет вид

(3) a_перпен– уск-е Кариолиса,

Во вращ-мся НИСО уск-е Кариолиса а_кар имеет разнообр. приложения. Расс-м нек-рые из них.

Предварительно введем силу Кариолиса: (4) (4а)

Тело, падающая на Землю, отклоняется к Востоку.

Силою Кар-са объяс-ся такие явл-я, как дв-е пассатов, омывание правых берегов рек в сев. п/шарии. Действием Силы Кар-са объяс-ся и напр-е теч-я Гольфстрим, маятник Фуко.

Методика введения понятия силы в школе

Понятие силы тесно связано с понятием о фундаментальных взаимодействиях. Все явления и закономерности, изучаемые в той или иной мере в школьном курсе физики, связаны со свойствами фундаментальных взаимодействий. Поэтому, начиная разговор о формировании понятия силы, остановимся на вопросе о фундаментальных взаимодействиях и проследим по курсу, как в связи с этим «работает» понятие силы.

В современной физике считают независимыми (не сводящими­ся друг к другу) четыре вида взаимодействий (электромагнит­ные, гравитационные, ядерные – сильные и слабые), которые на­зывают фундаментальными. Они различаются радиусом действия и относительной интенсивностью (т. е. передаваемой в процессе этих взаимодействий энергией), а также законами сохранения ряда величин. Сфера проявления различных взаимодействий опре­деляется пространственным диапазоном и связана с тем или иным структурным уровнем деления материи. На макроскопическом уровне не проявляются короткодействующие сильные и слабые взаимодействия: для макромира характерны электромагнитные и гравитационные взаимодействия. На макроскопическом уровне применяют «силовое» описание движения и взаимодействия, речь идет о гравитационных силах и поле и об электромагнитных силах и поле.

Анализ содержания учебного материала показывает, что в нем представлены все виды взаимодействий. Однако шире всего пред­ставлены электромагнитные взаимодействия. Изучение последних охватывает практически весь школьный курс физики. Например, в механике (IX класс) при рассмотрении электромагнитных сил (силы упругости, силы трения и силы сопротивления среды) и при изучении свойств агрегатных состояний вещества (X класс) пред­ставлены межмолекулярные взаимодействия. «Основы электроди­намики» (X класс) содержат: взаимодействие двух точечных за­рядов (закон взаимодействия – закон Кулона, кулоновские силы), взаимодействие нейтральных атомов (молекул) при взаимо­действии электрических диполей, свойства электрического и маг­нитного полей и их действия на электрически заряженную части­цу (сила взаимодействия – сила Лоренца), взаимодействие про­водников с током посредством магнитного поля (закон взаимодей­ствия – закон Био-Савара-Лапласа), магнитные свойства вещества. Это относится к области стационарного электромагнит­ного поля. В XI классе продолжают рассматривать основы элект­родинамики и изучают свойства нестационарного электромагнит­ного поля и двойственность проявления его свойств: электромаг­нитное поле '(в зависимости от условий) ведет себя либо как волна, либо как поток частиц –фотонов. Таким образом, в X и XI классах формируют знания о взаимодействии вещества (макро­тел и частиц) с электромагнитным полем и посредством него.

Завершают формирование электромагнитных взаимодействий в XI классе рассмотрением особенностей внутриатомного взаимо­действия, объяснение которых осуществляют введением, элементов квантовой механики. Понятие силы в этом случае утрачивает свой точный смысл (силу не измеряют количественно по формуле: F= та). Термин «сила» употребляют лишь для обозначения взаимодействия, приводящего к связанным состояниям (или разрушающего эти состояния). Например, мы говорим, что электро­магнитные силы удерживают электрон в атоме, обеспечивают хи­мическую связь, создают поверхностное натяжение и т. д. (или ионизируют атом, приводят к распаду ядра).

Электромагнитные взаимодействия возможны и в микромире на расстояниях, меньших 10^-10 м. Однако в микромире, начиная с этих расстояний, проявляются сильные взаимодействия (при­тяжение – устойчивые связанные состояния в ядре и отталкива­ние– взаимные превращения элементарных частиц – неустойчи­вые связанные состояния). Наряду с сильными взаимодействиями, начиная с расстояния 10^-12 м, проявляются и слабые взаимодейст­вия (например, процессы бета-распада или превращение нейтрона и протон). Именно сильные, слабые и электромагнитные взаимо­действия обусловливают строение и свойства атомных ядер и эле­ментарных частиц, и здесь термин «сила» утрачивает свой точный, первоначальный смысл.

При изучении динамики начинается процесс формирования представлений о фундаментальных взаимодействиях, в частности начинают рассматривать гравитационные и электромагнитные взаимодействия. Понятие силы раскрывают как физическую вели­чину, являющуюся количественной характеристикой этих взаимо­действий, в результате которых меняются вектора скоростей взаи­модействующих тел.

Из третьего закона Ньютона следует, что в классической ме­ханике (в механике инерциальных систем отсчета): 1) нет сил вне материальных тел – действие всегда оказывает другое конкретное тело (его всегда можно указать); 2) никогда не наблюдается дей­ствие только одной силы – все силы одновременно возникают и исчезают парами; 3) равенство сил (действие и противодействие).

Педагогика

Зона ближайшего развития — уровень развития, достигаемый ребенком в процессе его взаимодействия со взрослым, реализуемый развивающейся личностью в ходе совместной деятельности со взрослым, но не проявляющийся в рамках индивидуальной деятельности. Понятие «зона ближайшего развития» было введено в психологический лексикон Л. С. Выготским, с одной стороны, для того, чтобы подчеркнуть принципиальную особенность развития личности на ранних стадиях онтогенеза, когда ребенок усваивает и присваивает накопленный социальный опыт, прежде всего, путем партнерского деятельностного и общенческого взаимодействия со взрослым, а с другой — для того, чтобы качественно развести актуальный уровень развития ребенка, который проявляется им в индивидуальной деятельности и тот, более высокий уровень развития, который реализуется развивающейся личностью, но лишь в рамках совместной деятельности со взрослым, выступая как «область не созревших, но созревающих процессов» (Л. С. Выготский). Понятие «зона ближайшего развития» традиционно рассматривается как одно из важнейших в психологии развития и педагогической психологии. Более того, подобный теоретико-методологический ракурс рассмотрения процесса развития личности ребенка и позволяет выстроить содержательно углубленную диагностику уровня развития становящейся, формирующейся личности. «Традиционная диагностика психического развития ребенка ориентируется на определение актуального уровня развития. Но прогноз, составленный на основе подобных методов, недостаточно надежен. Для определения перспективы развития необходимо знать и «завтрашний день развития», а он определяется именно измерением зоны ближайшего развития. Так, например, измерение готовности к школе на основе уже сформированных у ребенка способностей оказывается недостаточным. Необходимо определить, как ребенок может сотрудничать со взрослым, то есть какова его зона ближайшего развития. Разработанные на этом принципе методы определения готовности к школе оказываются более надежными» (К. Н. Поливанова). В последние годы, помимо психологии развития и педагогической психологии, понятие «зона ближайшего развития» нередко используется и в рамках социально-психологической науки. Понятно, что в этом случае привычная смысловая нагрузка данного термина приобретает определенное своеобразие. Так, применительно к психологии групп этот термин используют, говоря о перспективах развития конкретного контактного сообщества, которые оно «отрабатывает» с внешней инстанцией социального контроля (особенно если это официальная общность) или с лидером (особенно, если это неформальная группа).

Собственно говоря, основная идея теории зоны ближайшего развития направлена на наиболее адекватную оценку перспектив развития ребенка и его способностей к школьному обучению. Как отмечает А. В. Брушлинский, «разрабатывая свое понимание зоны ближайшего развития, Выготский стремится прежде всего преодолеть широко распространенную традиционную трактовку, согласно которой показательным для умственного развития детей может быть не подражание ребенка взрослым, а лишь самостоятельное решение им той или иной мыслительной задачи»1. Таким образом, с точки зрения Л. С. Выготского, может быть получено лишь представление об актуальном уровне развития ребенка, но никак не о его способности к усвоению нового материала. Для того, чтобы оценить потенциал развития, необходимо оценить «разрыв» между результатами самостоятельной деятельности ребенка и тем, что он может достичь при помощи взрослых.

Эту идею Л. С. Выготский иллюстрировал результатами эксперимента, в рамках которого двум мальчикам предлагалось выполнить стандартный тест интеллекта для 8-летних детей (что соответствовало их реальному возрасту). После того, как каждый из них успешно справился с заданием, им предлагалось при помощи экспериментатора решить более сложные задачи. На этом этапе один из испытуемых показал результат, соответствующий уровню развития 9-летнего ребенка, в то время как другой — 12-летнего. По мнению Л. С. Выготского, это является доказательством различного потенциала к обучению у двух данных детей, а выявленная таким образом «дистанция между уровнем фактического (актуального) развития, определяемым по результатам самостоятельного выполнения заданий, и уровнем потенциального развития, определяемым по результатам выполнения заданий под руководством взрослого или в сотрудничестве с более способными сверстниками»2 и является зоной ближайшего развития.

В качестве эмпирического подтверждения теории зоны ближайшего развития Л. С. Выготский приводил и результаты некоторых зарубежных исследований. Так, например, в работе «Умственное развитие детей в процессе обучения» он пишет: «Американская исследовательница Мак-Карти показала в отношении дошкольного возраста, что если ребенка от 3 до 5 лет подвергнуть исследованию, то у него окажется группа функций, которую ребенок уже имеет, но есть и другая группа функций, которой ребенок самостоятельно не владеет, но владеет под руководством, в коллективе, в сотрудничестве. Оказывается, что эта вторая группа функций в возрасте от 5 до 7 лет находится в основном на уровне актуального развития. Этим исследованием показано, что то, что ребенок умеет в 3—5 лет делать только под руководством, в сотрудничестве и коллективно, тот же самый ребенок от 5 до 7 лет умеет делать самостоятельно...»

«В теоретико-экспериментальной работе Выготского и Шиф была предпринята... попытка выявить это соотношение между актуальным (достигнутым) и потенциальным уровнями детского развития применительно уже не к дошкольникам, а к учащимся II и IV классов. В указанном контексте и было проведено детальное исследование у детей так называемых житейских (спонтанных) и научных (неспонтанных) понятий. Как подчеркивает Выготский, спонтанные (т. е. еще не “социализированные”, не испытавшие влияния взрослых) понятия изучены в классической работе Ж. Пиаже, который пришел к выводу, что их главной особенностью является отсутствие в них единой системы. ... В отличие от них, по мнению раннего Пиаже, может быть выделена еще и другая группа детских понятий, которые возникли под решающим воздействием знаний, усвоенных ребенком от взрослых. Таковы “неспонтанные” понятия, формирующиеся у детей, например, в ходе школьного обучения. Именно их Выготский охарактеризовал как научные... По предположению Выготского, уровень мышления у ребенка более высокий в случае развития научных понятий (например, понятие эксплуатации или революции), нежели спонтанных (житейских) понятий (например, понятие “брат”). Он считает, что эксперименты Шиф в общем подтвердили это предположение»1.

Нельзя не отметить, что выдвинув в целом обоснованную и бесспорно перспективную идею зоны ближайшего развития ребенка, Л. С. Выготский рассматривал ее, по сути дела, исключительно в контексте когнитивного развития личности. При этом эмоциональный и социально-психологический аспекты развития фактически игнорировались. Как известно, Л. С. Выготский был убежденным сторонником формального школьного обучения, в основе которого лежит, прежде всего, «вертикальное» взаимодействие «учитель-ученик», и первостепенную роль играет именно усвоение научных понятий. Более того, по мнению авторов коллективной монографии «Психологическая наука в России XX столетия: проблемы теории и истории», «можно сделать вывод, что, с точки зрения Выготского, понятия обучения и зоны ближайшего развития — это синонимы или даже тавтология. Обучение, по его мнению, специфично лишь для человека, но не для животных, которые способны только к выучке посредством дрессировки. ... Обучаем лишь человек, и в школе ребенок обучается, прежде всего, научным понятиям. В отличие от последних, житейские понятия ... возникают, по мнению Выготского, из собственного жизненного опыта ребенка, т. е. вначале вне обучения, вне зоны ближайшего развития, и потому не являются чисто социальными, не относятся к высшим психическим функциям. Правда, он прямо не называет их натуральными (т. е. низшими) психологическими функциями, но сопоставляет их с научными понятиями как низшее с высшим»2. Не случайно многие критики Л. С. Выготского во многом справедливо упрекают его в том, что, призывая «...к изучению взаимодействия как внутренних, так и культурных факторов, сам он уделял внимание преимущественно последним»3.

Однако наиболее резкой и обоснованной критике подвергалась именно концепция обучения Л. С. Выготского. Прежде всего, критики отмечают, что одна из опасностей, непосредственно связанная с зоной ближайшего развития в трактовке Л. С. Выготского, заключается в том, «...что нельзя пытаться подтолкнуть ребенка вперед до того, как у него разовьются способности, соответствующие той стадии развития, на которой он находится в данный момент»4. Это особенно важно с точки зрения эпигенетического принципа, сформулированного Э. Эриксоном. Как показано в работах самого Э. Эриксона (вышедших, заметим, много лет спустя после смерти Л. С. Выготского) и его последователей, игнорирование актуальных потребностей развития приводит к серьезным личностным деформациям и, более того, психическим расстройствам. Как демонстрирует это практика, чрезвычайно «модные» сегодня попытки родителей «развивать» своих детей дошкольного возраста посредством обучения их счету и письму, иностранным языкам, музыке и т. п. зачастую нередко не только наносят ущерб физическому и психическому здоровью, ни и резко снижают мотивацию ребенка к обучению по достижении им школьного возраста.

По сути дела, и еще одну опасность подчеркивают некоторые критики Л. С. Выготского: «С помощью других ребенок в состоянии решать задачи, с которыми он не смог бы справиться самостоятельно. В этом Выготский, безусловно, прав, но он не учитывает, что постоянная необходимость в посторонней помощи может подорвать независимость. Сторонники естественного развития неоднократно предупреждали, что каждый раз давая ребенку помощь или указания, мы тем самым укрепляем его зависимость от нашего мнения о том, о чем и как он должен думать, и подрываем его способность к самостоятельному мышлению»1.

Тем не менее сама по себе идея зоны ближайшего развития является бесспорно плодотворной, о чем свидетельствует и интерес, проявленный к ней не только у нас в стране, но и за рубежом. Уже в наше время был проведен целый ряд практикоориентированных исследований, базирующихся на теоретических представлениях Л. С. Выготского. Так, например, по сообщению У. Крэйна, в 1985 г. А. Браун и Р. Феррара «...предприняли попытку оценить, насколько этот показатель (зона ближайшего развития — В. И., М. К.) действительно помогает определить потенциал обучаемости детей, и результаты их исследований оптимистичны». Кроме того, концепция Л. С. Выготского «...также стимулировала возобновление интереса к самому процессу обучения — к вопросу о том, как взрослые могут помочь детям решать задачи и использовать стратегии, в данный момент находящиеся за пределами их индивидуальных возможностей. Один из подходов к этой проблеме предложен в работах Брауна; учитель показывает детям пример того, как нужно пояснять и резюмировать фрагмент текста, после чего используется метод “взаимного обучения” — дети по очереди “становятся учителем”» и руководят работой маленьких групп своих одноклассников по использованию рассмотренных стратегий. Учитель продолжает руководить процессом, но стремится перенести основную ответственность на самих учащихся»2.

Последний пример представляется особенно важным именно с практической точки зрения, поскольку он, во-первых, позволяет выявить отчетливые перспективы реализации идеи зоны ближайшего развития в таких прикладных сферах деятельности, как создание команд и повышение эффективности управления в организациях, и, во-вторых, наметить пути преодоления определенной ограниченности и догматичности трактовки понятия «зона ближайшего развития», присущей как самому Л. С. Выготскому, так и его ортодоксальным последователям.

Прежде всего, в эксперименте А. Брауна, внешняя поддержка деятельности индивида организована преимущественно по горизонтали, а не по вертикали: главный источник необходимой помощи и стимуляции — группа сверстников, а не учитель. Во-вторых, организованная таким образом деятельность, будучи просоциальной и нося подчеркнуто совместный, групповой характер, в полной мере способствует личностному развитию, в том числе и в психоэмоциональной сфере. При этом она отвечает и актуальным потребностям развития младших школьников: носит отчасти игровой характер, но направлена на создание реального социально значимого продукта и позволяет проявить себя в межличностном взаимодействии в малой группе. Кроме того, такая организация деятельности позволяет каждому участнику «попробовать» себя в роли официального лидера малой группы.

Все перечисленные факторы целесообразно задействовать в процессе командообразования. Кроме того, идея зоны ближайшего развития может быть эффективно использована при разработке программ внутрикорпоративного обучения и повышения мотивации сотрудников, при делегировании полномочий, планировании профессиональной карьеры и т. п.

Практический социальный психолог, если он работает в образовательном учреждении или является семейным психологом, должен уделять пристальное внимание созданию всех условий для организации совместной деятельности ребенка со взрослым в форме подлинного сотрудничества, так как лишь в этом случае будут сформированы необходимые предпосылки для последовательного повышения актуального уровня развития ребенка через формирование просоциальной зоны его ближайшего развития. Что касается практических социальных психологов, работающих с группами, если так можно выразиться, во «взрослых» организациях, то его внимание должно быть, в частности, обращено на то, в каком направлении развивается сообщество и кто в решающей степени «задает» ему зону его ближайшего развития.

Зона ближайшего развития - понятие, введенное Л.С. Выготским - . Характеризует процесс подтягивания психического развития вслед за обучением. Эта зона определяется содержанием таких задач, которые ребенок может решить лишь с помощью взрослого, но после приобретения опыта совместной деятельности - он становится способным к самостоятельному решению аналогичных задач