16(1). Солнечная система. Законы небесной механики – законы Кеплера. Солнечно-земные связи. Учение а. Л. Чижевского. Ракетно-космические технологии.

Солнечная система - система небесных тел (Солнце, планеты, спутники планет, кометы, метеоритные тела, космическая пыль), двигающихся в области преобладающего гравитационного влияния Солнца. Наблюдаемые размеры Солнечной системы определяются орбитой Плутона - около 40 а.е. В сферу Солнца входят Солнце, 9 больших планет (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон.), десятки спутников планет, тысячи малых планет (астероиды), сотни комет и множество метеоритных тел. Все эти тела объединены в одну систему благодаря силе притяжения центрального тела - Солнца. Наиболее близкие к Солнцу планеты - Меркурий и Венера (медленно вращаются). В атмосфере Земли насыщенные пары создают облачный слой. Облака Земли входят важнейшим элементом в круговорот воды. Движение Солнца и Луны всегда происходит в одном направлении - с запада на восток. Солнечная система является объектом изучения небесной механики. Небесная механика – раздел астрономии, изучающий движения тел Солнечной системы в гравитационном поле, в том числе движения искусственных небесных тел. В начале 17 века И.Кеплером было открыто 3 основных кинематических закона движения планет: 1.планеты вокруг Солнца движутся по эллиптическим орбитам, в одном из фокусов которого находится Солнце; 2.Радиус вектор планеты за одинаковые промежутки времени описывает равные площади; 3.квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы больших полуосей их орбит. Солнечно-земные связи: ультрафиолет, радиоизлучение, рентгеновское излучение, видимый свет. Корпускулярные излучения: солнечный ветер, солнечные космические лучи. А.Л. Чижевский. Отмечал, что все самые разнообразные и разнохарактерные явления на Земле — и химические превращения земной коры, и динамика самой планеты и составляющих ее частей (атмо-, гидро-и литосферы) — протекают под непосредственным воздействием Солнца. Оно является основным источником энергии, причиной всего на Земле — от легкого ветерка и произрастания растений до смерчей и ураганов и умственной деятельности ч-ка. Ракетно-космические технологии: в их основе лежат законы всемирного тяготения, фундаментальные основы космической механики, синтез новых материалов. Ракетно-космические технологии связаны с разработкой ракетной техники, осуществлением космических полетов, проведением различных экспериментов в космосе. Одно из направлений ракетно-космических технологий- создание многоразового космического корабля без ускоряющих двигателей.

17(1). Гравитационное вз-вие тел. Закон всемирного тяготения Ньютона. Космические скорости. Гравитационное взаимодействие описывается законом всемирного тяготения Ньютона. И.Ньютон открыл Закон всемирного тяготения, выраженный в F=G*(m1*m2)/R2. Здесь в числителе произведение m1 и m2 масс взаимно действующих тел, а в знаменателе – квадрат расстояния между ними, G – коэффициент -гравитационная постоянная. Закон Ньютона не был теоретическим в современном смысле этого слова: он являлся математическим описанием опытного факта. В дальнейшем были введены представления о напряженности поля тяготения и его потенциале: напряженность грав. поля = отношению силы тяготения, действующей на материальную точку, в величине её массы и представляет собой векторную величину: g= F/m= G*M/R2. Тень на Законе гравитации из-за закона мгновенного дальнодействия. Сила тяготения мгновенно, с бесконечной скоростью передавалась на любые расстояния, при этом совершенно неясно, как она преодолевает пространство. Сила передается телу воздействием на него др тела – это положение было аксиомой для Галилея, на него опираются законы механики самого Ньютона, а вот Закон всемирного тяготения выкидывает прочь эту аксиому. Сомнения, навеянные гравитационным парадоксом, были развеяны, как представляют современные ученые, с появлением Общей теории относительности(создана А.Эйнштейном в 1916г.). Космическая скорость- это минимальная скорость, при которой какое-либо тело в свободном движении с поверхности небесного тела сможет: v₁ — стать спутником небесного тела, v₂ — преодолеть гравитационное притяжение небесного тела, v₃ — покинуть звёздную систему, преодолев притяжение звезды, v₄ — покинуть галактику, преодолев притяжение сверхмассивной черной дыры.

18(1). Самоорганизация в живой и неживой материи. Синергетика и её применение в технике и технологиях. Самоорганизация-это природные скачкообразные процессы, приводящие открытую неравновесную систему, достигшую в своем развитии критического состояния, в новое устойчивое состояние с более высоким уровнем сложности и упорядоченности. Самоорганизация включает закономерное и случайное развитие любых открытых систем: плавающую эволюцию, ход которой закономерен и детермени-рован и случайный скачок в точке бифуркации (критич точка), определяющий следующий закономерный этап развития. Исследование самоорганизации проводят в трех направлениях: синергетика, термодинамика неравновесных процессов и математическая теория катастроф. Синергетика –изучает связи между элементами структуры, которые образуются в открытых системах, благодаря интенсивному обмену веществом и энергией с окр. средой в неравновесных условиях. используют в биологии, астрофизике, промышленности, в психол. исследованиях. Синергетику применяется в сварочном процессе.

19(1). Основные понятия термодинамики. 1-ое и 2-ое начало термодинамики. Термодинамика - наука о наиболее общих св-вах макроскопических систем, находящихся в системе термодинами-ческого равновесия, и о процессах перехода между этими состояниями. Термодинамика строится на основе фундаменталь-ных принципов. Поэтому закономерности в соотношениях между физическими величинами, к которым приводит термодинамика, носит универсальный характер. Обоснование законов термодина-мики, их связь с законами движения частиц, из которых построены тела, дается статистической физикой, задачей которой является выражение св-в макроскопических тел, т.е. тел, состоящих из очень большого к-ва одинаковых частиц (молекул, атомов, электронов и т.д.) через св-ва этих частиц и взаимодействие между ними. Первое начало термодинамики - если система совершает термодинами-ческий цикл, т.е. в конечном счете возвращается в исходное состояние, то полное кол-во тепла, сообщенное системе на протяже-нии цикла, равно совершенной ею работе. Количественная формулировка 1-ого начала термодинамики: кол-во тепла dQ, сообщенное телу идет на увеличение его внутренней энергии dU и на совершение телом работы dA, т.е. dQ=dU+dA. 2-ое начало термодинамики - теплота не может самопроизвольно перейти от системы с меньшей температурой к системе с большей темпера-турой. С.Карно в 1824 г. показал, что любая тепловая машина должна содержать помимо источника теплоты (нагревателя) и рабочего тела, совершающего термодинамический цикл (например, пара), еще и холодильник, имеющий температуру более низкую, чем температура нагревателя. Обобщение вывода Карно и позволило Р.Клаузиусу сформулировать в 1850 г. указанное Второе начало. В формулировке В.Томсона (1851) Второе начало утверждает, что невозможно произвести механическую работу за счет охлаждения одного теплового резервуара.

2(1). Синтез органических и неорганических соединений. Биосинтез. Применение синтезированных соединений в технике и технологиях. Органический синтез — раздел органической химии и технологии, изучающий различные аспекты получения органических соединений, материалов и изделий, а также сам процесс получения в-в. Цель органического синтеза - получение в-в с ценными физическими, химическими и биологическими св-вами. Органические в-ва —соединения углерода с другими в-вами. Все органические в-ва делятся на 3класса: ациклические; изоциклические; гетероциклические. Основным поставщиком органических в-в в природе являются растительный и животный мир. Растения усваивают из атмосферы СО2 и при помощи хлорофилла и солнечной энергии образуют органические в-ва. Животные, поедая растения, накапливают органические в-ва в своем теле, которые затем после гибели животных, переходят в почву, разлагаются, а затем также поглощаются растениями. В результате развития органической химии оказалось возможным создание широкого спектра искусственных органических веществ, которые нашли применение в технике, медицине, биологии. Полимеры — это химич соединения с высокой молекулярной массой, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся группировок. Природными полимерами (био-) -белки, нуклеиновые кислоты, природные смолы. Синтетическими полимерами искусственного происхождения - производные от углеводородов — полиэтилены, полипропилены и т. п. Пластмассы— это материалы, содержащие в своем составе полимер, который в период формирования изделий находится в вязко текущем или высокопластичном состоянии, а при эксплуатации — в стеклообразном или кристаллическом состоянии (пластмассы делятся на реактопласты и термопласты). Неорганический синтез включает смешение реагентов, активацию реакц. смеси и собственно хим. р-цию, выделение и очистку целевого продукта. Биосинтез — процесс синтеза природных органических соединений живыми организмами. Путь биосинтеза соединения — это приводящая к образованию этого соединения последователь-ность реакций, как правило, ферментативных (генетически детерминированных), но изредка встречаются и спонтанные реакции, обходящиеся без ферментативного катализа. Биосинтез одних и тех же соединений может идти различными путями из одних и тех же или из различных исходных соединений. Процессы биосинтеза играют исключительную роль во всех живых клетках.

21(1). Электрический заряд и электрическое поле, законы электростатики и их применение в технике и технологиях. Напряженность, электрическая индукция, взаимодействие зарядов, закон Кулона. Энергия электрического поля.

Электрический заряд — это св-во материальных тел, выража-ющееся в способности особого рода взаимодействия; количественная характеристика, показывающая степень возможного участия тела в электромагнитном вз-вии. Единица измерен в СИ — кулон(Кл). Носителями электрического заряда являются электрически заряженные элементарные частицы — электрон (отрицательный) и протон (положительный). Величина электрического заряда– численная характеристика носителей заряда и заряженных тел, которая, может принимать положите-льные и отрицательные значения. (определяется - силовое вз-вие, переносимое полем между зарядами, прямо пропорционально величине зарядов взаимодействующих между собой частиц или тел, а направления сил, действующих на них со стороны электро-магнитного поля, зависят от знака зарядов). Электрическое поле — особая форма материи, существующая вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также в свободном виде при изменении магнитного поля. Для количественного определения -силовая характеристика - напряжённость электрического поля — векторная характеристика электрического поля в данной точке, равная отношению силы (F), действующей на пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда q: E=F/q. Основным действием электрического поля является силовое воздействие на неподвижные электрически заряженные тела или частицы. На движущиеся заряды силовое воздействие оказывает и магнитное поле. Электростатика - раздел электродинамики, изучающий взаимодействие и электрические поля покоящихся электрических зарядов. Закон Кулона - сила вз-вия 2х точечных зарядов пропорциональна зарядам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Закон сохранения электриче-ского заряда – замкнутая система тел алгебраическая сумма зарядов есть величина постоянная. Замкнутая система – система тел, при котором они взаимодействуют только между собой. Электрическая индукция (D) - величина, характеризующая электрическое поле в в-ве наряду с напряженностью (Е): D = eЕ, где e - диэлектрическая проницаемость в-ва. Электрические заряды взаимодействуют между собой, т.е. одноименные заряды взаимно отталкиваются, а разноименные при­тягиваются. Силы взаимодействия электрических зарядов определяются законом Кулона и направлены по прямой линии, соединяю­щей точки, в которых сосредоточены заряды.Энергия электростатического поля - энергия системы неподвижных точечных зарядов, энергия уединенного заряженного проводника и энергия заряженного конденсатора.

22(1). Электрический ток и магнитное поле и их применение в технике и технологиях. Напряженность магнитного поля и закон полного тока. Энергия магнитного поля. Электрический ток - упорядоченное (направленное) движение электрически заряженных частиц. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц; если ток создаётся отрицательно заряж час., то направление тока противоположно направлению движения частиц.Вокруг неподвижных электрических зарядов существует только электрическое поле. Движущиеся электрические заряды создают магнитное поле. Через магнитное поле осуществляются взаимодействия электрических токов, постоянных магнитов и токов с магнитами. Магнитные поля изучают с помощью мелких железных опилок, которые, намагничиваясь в нем, как бы превращаются в маленькие магнитные стрелочки. Электрический ток используется в энергетике для передачи энергии на расстоянии; в медицине - в реанимации, электростимуляции определённых областей головного мозга. Электрические разряды применяются для лечения болезни Паркинсона и эпилепсия, также для электрофореза.Напряжённость магнитного поля - векторная физическая величина (Н), являющаяся количественной характеристикой магнитного поля. Н.м. п. не зависит от магнитных св-в среды. Закон полного тока является одним из важнейших законов, устанавливающим неразрывную связь между электрическим током и магнитным полем. Любая магнитная линия обязательно охватывает электрический ток и, наоборот, электрический ток всегда окружен магнитным полем. Магнитное поле— силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения.

Магнитное поле может создаваться током заряженных частиц, постоянные магниты, и др. Энергия W_m магнитного поля катушки с индуктивностью L, создаваемого током I, равна W_м = LI²/ 2.

23(1). Геометрическая оптика и волновая теория света. Дисперсия, явления интерференции и дифракции, поляризация и их применение в технике и технологиях. Представление о прямолинейных световых лучах используется в инструментальной оптике для конструирования и расчета оптических приборов. Расходящийся пучок лучей, выходящих из одной точки с помощью оптической системы (линзы) можно превратить в сходящийся. Точка пересечения этих сходящихся лучей будет действительным изображением соответствующей точки источника. Изображение протяженного предмета, формируемое оптической системой, представляет собой центральную проекцию предмета. Центр проекции находится в центре входного зрачка оптической системы. Физическая реализация геометрического проектирования с помощью световых лучей, т.е. формирование оптических изображений, широко используется в технике, в частности, при создании печатных микросхем. Волновая теория света. Основоположник волновой теории - Х.Гюйгенс. Процесс распространения света он представлял как последовательный процесс передачи взаимодействия между корпускулами. Его сторонники считали, что свет распространяется в особой среде – «эфире», заполняющем все мировое пространство и свободно проникающем во все тела. В развитии волновой теории света весьма важную роль сыграл принцип Гюгенса-Френеля - состоит в том, что каждая точка, до которой дошло световое возбуждение в свою очередь становится источником вторичных волн и передает их во все стороны соседним точкам. Наиболее наглядно волновые св-ва света проявляются в явлениях интерференции и дифракции.

Интерференция света - при взаимном наложении двух волн происходит усиление или ослабление колебаний. Принцип интерференции впервые сформулировал Т.Юнг. Необходимым условием интерференции является когерентность волн – согласованное протекание колебательных или волновых процессов.

Отклонение света от прямолинейного распространения называется дифракцией. На дифракции основаны многие оптические приборы. В частности, дифракция рентгеновских лучей используется во многих аппаратах различного назначения. Поляризация - показывает, что световые волны поперечны, т. е. колебания совершаются перпендикулярно к направлению распространения волны. Применение: дифракционную решётку применяют в спектральных приборах, также в качестве оптических датчиков линейных и угловых перемещений, поляризаторов и фильтров инфракрасного излучения, делителей пучков в интерферометрах и «антибликовых» очках. Интерференция используется в просветлении оптики, в голографии.

**24(1).Металлургические технологии. Металлургический процесс— совокупность методов добычи и пр-ва металла. Металлургия- область науки, техники и пр-ва, связанная с промышленным пр-вом металлов из природного сырья. Металлургич.техн.включ в себя: 1)Пр-во Ме из природ. сырья и др металлосодержащих продуктов; 2)Получение сплавов; 3)Обработка Ме в горячем и холодном состоянии; 4)Сварка,пайка и резка Ме; 5)Нанесение покрытий из Ме; 6)Разработка, пр-во и эксплуатация машин, аппаратов, используемых в металлургич. промышленности, др. Вся металлургия подразделяется на Черную и Цветную. Черная: пр-во чер.Ме (железо и его сплавы): *Стали- сплав железа с углеродом (менее 2,14%); *Чугуны-спла желез и углерода(более 2,14%). в сталях и чуг могут содержаться и др компоненты (фосфор,сера, кремний..), также в них дабавляют лигирующие в-ва(Al,Сu,никель,хром..) для получения их с опр cd-вами. Цветная: к ней относят добычу, обогащение руд цв Ме, пр-ва цв Ме и их сплавов. Цв.Ме — все остальные Ме, т.е все Ме и сплавы кроме Fe.(такое название получили благодаря цвету некот Ме из них — пр.Медь — красный оттенок). Добыча цв.Ме — очень дорогостоющий процесс, тк они встречаются реже чер., но они обладают уникальными cd-вами в природе. Все цв Ме делятся на группы: *Тяжелые(Zn,Cu, никель,олово,свинец); *Легкие (Al,Ca,титан,берилий,др); *Благородные(платина,золото, серебро); *Малые(мышьяк,кобальт..); *Тугоплавкие(хром, цирконий,вонадий); *Редко-земельные (скандий,тулий..). На цв Ме воздействуют с помощью давления и подвергают различ видам механич обработки, также обрабатывают термически. Процессы производимые над цв Ме включ — ковку,штамповку,пресование,прокатку, сварку,пайку,др. Добывающая металлургия заключается в извлечении ценных Ме из руды и переплавки извлеченного сырья в ценный Ме. Мет-гия работает с 3-мя осн составляющими: сырье(руда),концентрат и отходы(перерабатывают).

Металлургич.процессы подразделяются на 3 осн категории: *Гидрометаллургические; *Пирометаллургические (t>300'C); *Электрометаллургические.

Основная цель металлургиче.процессов— получение Ме без примесей.

25(1). Классификация двигателей и принципы их работы. Двигатель, мотор — устройство, преобразующее какой-либо вид энергии в механическую. Ссловом «мотор» чаще называют электродвигатели и двигатели внутреннего сгорания. Двигатели подразделяют на первичные и вторичные. К первичным относят непосредственно преобразующие природные энергетические ресурсы в механическую работу, а ко вторичным — преобразующие энергию, выработанную или накопленную другими источниками. К первичным двигателям относятся ветряное колесо, использующее силу ветра, водяное колесо и гиревой механизм — их приводит в действие сила гравитации, тепловые двигатели — в них химическая энергия топлива или атомная энергия преобразуются в другие виды энергии. Ко вторичным двигателям относятся  электродвигатель,пневмодвигатель, гидродвигатель (гидромотор). Двигатели могут использовать следующие типы источников энергии: электрические; постоянного тока (электродвигатель постоянного тока);переменного тока (синхронные и  асинхронные);электростатические;химические;ядерные;гравитационные;пневматические;гидравлические;лазерные.