8. Законы сохранения количества движения (импульса), энергии и момента количества движения, их применение в технике и технологиях.

Зако́н сохране́ния и́мпульса (Зако́н сохране́ния количества движения) утверждает, что векторная сумма импульсов всех тел (или частиц) замкнутой системы есть величина постоянная.

Энергии сохранения закон, один из наиболее фундаментальных законов, согласно которому важнейшая физическая величина — энергия сохраняется в изолированной системе.

Зако́н сохране́ния моме́нта и́мпульса (закон сохранения углового момента) — векторная сумма всех моментов импульса относительно любой оси для замкнутой системы остается постоянной в случае равновесия системы. В соответствии с этим, момент импульса замкнутой системы относительно любой неподвижной точки не изменяется со временем.

Принцип реактивного движения.

Принцип действия ракеты очень прост. Ракета с большой скоростью выбрасывает вещество (газы), воздействуя на него с большой силой. Выбрасываемое вещество с той же, но противоположно направленной силой, в свою очередь, действует на ракету и сообщает ей ускорение в противоположном направлении. Если нет внешних сил, то ракета вместе с выброшенным веществом является замкнутой системой. Импульс такой системы не может меняться во времени. На этом положении и основана теория движения ракет.

Суть многоступенчатой космической ракеты заключается в том, что после того, как топливо и окислитель первой ступени (часть ракеты, кроме головной части) будут полностью израсходованы, эта ступень автоматически отбрасывается, и в действие вступает двигатель второй ступени и т.д.

9. Применение фазовых переходов в технике и технологиях.

Фа́зовый перехо́д (фазовое превращение) в термодинамике — переход вещества из одной термодинамической фазы в другую при изменении внешних условий.

Примеры фазовых переходов первого рода

• при переходе системы из одного агрегатного состояния в другое: кристаллизация (переход жидкой фазы в твердую), плавление (переход твердой фазы в жидкую), конденсация (переход газообразной фазы в твердую или жидкую), взгонка (переход твердой фазы в газообразную), эвтектическое, перитектическое и монотектическое превращения.

• в пределах одного агрегатного состояния: эвтектоидное, перитектоидное и полиморфное превращения, распад пересыщенных твердых растворов, распад (расслоение) жидких растворов, упорядочение твердых растворов.

Примеры фазовых переходов второго рода

• переход парамагнетик-ферромагнетик или парамагнетик-антиферромагнетик (параметр порядка — намагниченность),

• переход металлов и сплавов в состояние сверхпроводимости (параметр порядка — плотность сверхпроводящего конденсата),

• переход жидкого гелия в сверхтекучее состояние (п.п. — плотность сверхтекучей компоненты),

• переход аморфных материалов в стеклообразное состояние

10. Элементная база компьютера.

Компьютеры для коммерческого и домашнего использования продолжают строиться на основе микропроцессоров. Суперкомпьютеры же разрабатываются на основе искусственных нейронных сетей. Одной из появившихся недавно элементных баз также является искусственный биокомпьютер - компьютер, который функционирует как живой организм или содержит биологические компоненты. В качестве вычислительных элементов используются белки и нуклеиновые кислоты, реагирующие друг с другом.

Развитие твёрдотельной электроники.

Еще в ХIХ веке выдающийся физик Фарадей столкнулся с первой загадкой - с повышением температуры электропроводность исследуемого образца возрастала по экспоненциальному закону. Спустя некоторое время А.С.Беккерель обнаружил, что при освещении "плохого" проводника светом возникает электродвижущая сила. Кроме того было обнаружено изменение сопротивления селеновых стержней под действием света. В 1906 году физик К.Ф.Браун сделал важное открытие: переменный ток, проходя через контакт свинца и пирита, не подчиняется закону Ома; более того, свойства контакта определяются величиной и знаком приложенного напряжения. В 1879 г. физик Холл открыл явление возникновения электрического поля в проводнике с током, помещенном в магнитное поле, направленное перпендикулярно току. Электрическое поле возникало и в полупроводниках. Созданная Максвеллом теория электромагнитного поля не объясняла ни одну из четырех загадок.

В 1922 г. был создан генерирующий детектор, способный усиливать и генерировать электромагнитные колебания. В полупроводниковой электронике 4 загадки оставались неразгаданными почти 100 лет.

Исследовательские работы существенно активизировались после создания зонной теории полупроводников. Выяснилось, что существуют полупроводники с электронным типом проводимости (п-тип), для кот. Эффект Холла отрицателен, и с положительным эффектом Холла, имеющие дырочный тип проводимости (р-тип). Первые наз. донорными, вторые - акцепторными.

В результате многих экспериментов удалось изготовить образец, включающий границу перехода между двумя типами проводимости. И удалось разгадать все 4 загадки "плохих" проводников.

Технологии микроэлектроники.

Микроэлектроника — подраздел электроники, связанный с изучением и производством электронных компонентов с геометрическими размерами характерных элементов порядка нескольких микрометров и меньше.

Такие устройства обычно производят из полупроводников и полупроводниковых соединений, используя фотолитографию и легирование. Большинство компонентов обычной электроники: резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, диоды, транзисторы, изоляторы и проводник — также применяются и в микроэлектронике, но уже в виде миниатюрных устройств в интегральном исполнении.

Цифровые интегральные микросхемы по большей части состоят из транзисторов. Аналоговые интегральные схемы также содержат резисторы и конденсаторы. Катушки индуктивности используются в схемах, работающих на высоких частотах.

С развитием техники размеры компонентов постоянно уменьшаются. При очень большой степени интеграции компонентов, а следовательно при очень малых размерах каждого компонента, очень важна проблема межэлементного взаимодействия — паразитные явления. Одна из основных задач проектировщика — компенсировать или минимизировать эффект паразитных утечек.

Различают такие направления микроэлектроники, как интегральная и функциональная.

Развитие нанотехнологии.

Нанотехнологии – это совокупность методов производства продуктов с заданной атомарной структурой путем манипулирования атомами и молекулами.

С применением нанотехнологий возможно решение многих задач, которые стоят над человечеством. В будущем с помощью наномашин будет возможным создание нанороботов – микроскопических, очень маленьких роботов, способных выполнять заданную функцию. Одно из главных применений нанороботы должны найти в медицине. Они смогут выполнять самые различные функции, недоступные современным медицинским приборам – мгновенное взятие анализа, диагностика, лечение и очищение организма. Например, наноробота можно будет внедрить в кровь для очистки стенок сосудов, что позволит предотвратить такие заболевания, как гипертония, сердечная недостаточность, а также уменьшить риск инсульта. Возможно, что с помощью нанотехнологий в медицине найдется способ лечения рака и других неизлечимых болезней. помощью нанотехнологий можно будет решить много бытовых проблем, с которыми сталкивается человек в жизни. Например, уже сейчас есть разработки, позволяющие создавать одежду, которая отталкивает от себя грязь и воду. С ней не нужно будет бояться пролить что-нибудь на себя во время еды или работать в местах с высоким содержанием пыли. Нанотехнологии будут применять в строительстве, в военном деле, в пищевой и фармацевтической промышленности, в робототехнике, производстве ЭВМ и во многих других областях. Они позволят решить многие проблемы, которые на данный момент кажутся нерешаемыми!