ВВЕДЕНИЕ

Вопрос 1…………………………………………………………………3

Вопрос 2…………………………………………………………………4

Вопрос 3…………………………………………………………………6

Вопрос 4…………………………………………………………………8

Вопрос 5…………………………………………………………………9

Вопрос 6…………………………………………………………………9

Вопрос 7………………………………………………………………..10

Вопрос 8……………………………………………………………..…11

Вопрос 9………………………………………………………………..11

Вопрос 10……………………………………………………………....12

Список использованной литературы……………………………..….13

1. Как определяется возраст археологической находки, нашей планеты, какие движения легли в основу календаря, какие календари используются?

Первую физическую теорию времени дал Ньютон: «Абсолютное, истинное математическое время само по себе, без всякого отношения к чему – либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью».1

Метод радиактивного распада – важнейший метод определения больших временных диапазонов за последние полвека. Известно, что всё живое получает двуокись углерода их воздуха. Некоторая часть углерода радиоактивна, и любой образец вещества, приготовленный из живого, содержит ту же самую долю радиоактивного углерода. Измеряя скорость отчётов для какого – то образца, можно вычислить, сколько лет прошло с того времени, когда данный кусок доски был живым деревом. В детекторе «свежее» вещество даст 16 отсч. / мин. На каждый грамм углерода, а за 5600 лет оно даст только 8 отсч. / мин. На 1 грамм и т.д. Многие археологические находки «датированы» определённым количеством оставшегося в их веществе радиоактивного углерода. По нему можно определить возраст до 25000 лет.

Пространственно – временной континуум – это новое средство характеристики физических явлений, используя которое для «описания событий в природе нужно применять не два, а четыре числа», дала сто. Момент события – четвёртое число. Поэтому мир есть четырёхмерный континуум.

Календарём называется система отсчёта длительных промежутков времени, в которой установлен определённый порядок счёта дней в году и указано начало отсчёта. Основной предпосылкой появления календаря ещё в древности было развитие связи трудовых процессов с ритмикой природы – сменой дня и ночи, фаз Луны, времени года и т.п., отсюда и необходимости измерять время. Ещё древние люди заметили периодичность передвижения по небосводу Солнца, Луны и звёзд. И эти первые наблюдения предшествовали зарождению древней науки – астрономии. Астрономия положила в основу измерения времени три фактора, характеризующие движения небесных тел: вращение Земли вокруг оси, обращение Луны вокруг Земли и движение Земли вокруг Солнца.

В западных странах наибольшее распространение получили солнечные и лунные календари. В восточных странах, где проживает более половины человечества, в календарные циклы включены астрономические явления, связанные с крупными планетами – Юпитером и Сатурном. Поэтому при составлении календарей в странах Восточной Азии выделен период в 12 лет, связанный с периодом обращения Юпитера вокруг Солнца, при этом год в таких календарях может содержать разное число суток – 353, 354, 355, 383, 385.

В Италии 3000 лет назад существовал сельскохозяйственный календарь, в котором год длился 295 суток и начинался с весеннего месяца марта.

Юлианский календарь был введён Цезарем в 46 г. до н.э. Начало определялось с первого января, а год насчитывал 365, 25 суток, что несколько повысило их продолжительность. В результате разница составила ошибку в 1 сутки за 128 лет.

В 1581 г. ватиканский астроном Игнатий Данти убедил Римского Папу Григория 13 – го воспользоваться проектом итальянского астронома Алоизия Лилио. Так был введён григорианский календарь с 15 октября 1582 г., т.е. после 4 октября наступило 15, а не 5 октября.

2. Какие типы волн используются при описании волнового движения. Приведите примеры поперечных, продольных и стоячих волн в упругой среде?

Волны – это изменение состояния среды, распространяющееся в ней без переноса вещества и несущее с собой энергию и импульс. Энергия, импульс и скорость – важнейшие характеристики волн.

В поперечных волнах частицы перемещаются перпендикулярно направлению распространения волны. Таковы электромагнитные волны: направления электрического и магнитного полей перпендикулярны направлению распространения . Поперечные волны распространяются в твёрдых материалах. Из – за большой плотности среды скорость распространения звука выше в твёрдых телах, чем в газе. Этот вид волн соответствует деформации сдвига в твёрдых телах, но в них возможно распространение и волн типа сжатие - растяжение . Такой эффект мы наблюдаем , когда резким боковым движением посылаем импульс вдоль верёвки.

В продольных волнах частицы перемещаются вдоль направления распространения волны «взад – вперёд». Пример – распространение звука или волн сжатия – растяжения в самой пружине, и эти колебания происходят по гармоническому закону. В звуковых волнах плотность газа, где распространяется звуковая волна, меняется по синусоидальному закону. В газах и жидкостях возникают волны сжатия, но никогда – при сдвиге.

Стоячая волна возникает так: если у струны закрепить оба конца, импульс будет отражаться от обоих концов и бегать по струне. Поскольку расстояния между импульсами одинаковы, то процесс на выбранном участке тоже будет повторяться. Стоячие волны на струне можно представить и как результат сложения двух бегущих волн. Если мы уловим момент, когда бегущие волны будут в противофазе, то струна в этом момент будет абсолютно прямой.

Понятие стоячих волн, зародившееся в науке о звуковых колебаниях, сыграло большую роль в других областях физики. Оно было распространено на другие колебательные системы, благодаря чему была решена задача теплового излучения, приведшая к созданию квантовой гипотезы. С использованием этой модели и волновой механики сумели описать строение атома.1

3. Дайте понятие «научной картины мира» и приведите примеры. Какие этапы прошла естественно научная картина мира в своём развитии?

Ученые стремились найти единообразное объяснение окружающего мира и построить для этого единую теорию. В конце 19 – го века появилась научная теория мира, включающая механику, термодинамику и кинетическую теорию материи, упругую теорию света и электромагнетизм. В своём развитии научная картина мира прошла через различные преобразования и совершенствования – технологии.

Технологии – это способ материальной деятельности человека, направленный на преобразование природы с целью обеспечения себя материальными благами и создания комфортных условий существования, - есть результат применения моделей естествознания на практике.

Отметим некоторые направления, оказавшие наиболее существенное влияние на развитие мира, цивилизации на рубеже веков.

Микроэлектроника – направление технологии, связанное с созданием приборов в миниатюрном исполнении использованием интегральной технологии их изготовления. Типичными устройствами микроэлектроники являются: микропроцессоры, запоминающие устройства, интерфейсы. На их базе создаются компьютеры, системы автоматизации и управления, медицинское оборудование и т.д. Основа элементной базы – интегральные схемы – создаются с помощью планарных технологий на монокристаллических подложках и представляют собой матрицу однотипных элементов, способных выполнять логическую операцию любой сложности.

Лазерная техника. Лазер – это источник когерентного электромагнитного излучения оптического диапазона, действие которого основано на использовании вынужденного излучения атомов и ионов. В основе работы лазера лежит способность возбуждённых атомов под действием внешнего электромагнитного излучения соответствующей частоты усиливать это излучение. В настоящее время созданы лазеры, где в качестве активной среды используются однородные кристаллы, жидкости, газы. В основе практического применения лазерной техники лежит использование когерентности и монохроматичности, высокая направленность и яркость, возможность получения световых импульсов коротких длительностей.

Лазерная связь. Использование инфракрасного излучения полупроводниковых лазеров позволяет существенно поднять скорость и качество передаваемой информации, повысить надёжность и секретность. Наиболее широко распространены волоконно – оптические линии. Они объединяют разрозненные компьютеры и локальные сети в единую мировую информационную сеть – основу информации будущего. Например, в Японии к 2015 г. планируется провести оптическое волокно к каждому дому, к каждому рабочему месту.

Катализ. Вещества, не расходующиеся в результате протекания реакции, но влияющие на её скорость, называются катализаторами. Катализаторы широко применяются в химической промышленности. Под их влиянием реакции ускоряются в миллионы раз. Так производятся серная кислота, аммиак и др.

Ферментные технологии. Ферменты, выделенные из бактерий, применяют для получения спиртов, органических кислот, полимеров. С помощью ферментов можно получить тот же результат, но с меньшими затратами и без вредных экологических выбросов.

Генная инженерия – это совокупность методов введения в клетку желательной генетической информации. В ближайшем будущем станет возможным вводить в яйцеклетку человека или же в зародыш на ранних стадиях развития недостающие гены и тем самым избавлять людей от страданий, вызываемых генетическими заболеваниями.1

4. Дайте общую характеристику жидкого состояния. Определите картину процессов при явлениях капиллярности, смачивания, вязкости, поверхностном натяжении. Как объясняют большую теплоёмкость воды, большое поверхностное натяжение и свойство капиллярности. Какое значение имеют эти особенности в живой природе?

Жидкое состояние – это агрегатное состояние вещества, сочетающее свойства газообразного ( изменчивость формы) и твёрдого состояния (сохранение объёма, некоторую прочность на разрыв ). Вода обладает гидрофобным эффектом, например – сливание капелек масла в большую каплю и нерастворимость её в воде. Из – за большой теплоёмкости воды требуется большое количество энергии. Объясняется это тем, что энергия расходуется на разрыв водородных связей, обеспечивающих её клейкость. Поэтому биохимические процессы протекают в меньшем интервале температур, с более постоянной скоростью. Испарение воды требует значительной траты энергии. Скрытая теплота испарения, необходимая для превращения воды в пар велика. Поскольку эту энергию нужно брать из окружения, то испарение сопровождается охлаждением. Пример – потоотделение у животных или тепловая одышка у млекопитающих. У воды самое большое поверхностное натяжение из всех других жидкостей – сильное сцепление между молекулами. Многие организмы могут скользить по водяной поверхности. Также вода является активным участником процессов метаболизма. При фотосинтезе она служит источником водорода и участвует в реакциях гидролиза.

5. Что такое «ядерная энергия», как связываются нуклоны в ядре атома, как определяется энергия их связи и от чего она зависит? Характеризуйте реакции деления ядер.

Ядерная энергия – это энергия, выделяющаяся при взаимодействии нуклонов в ядре. Энергия нуклонов обусловлена сильным взаимодействием. Масса ядер всегда меньше суммы масс, входящих в него частиц. Это обусловлено тем, что при объединении нуклонов в ядро выделяется энергия связи нуклонов друг с другом. Ядра со значениями атомного числа от 50 до 60 являются энергетически выгодными для деления. Для того, чтобы разделиться на несколько частей тяжёлое ядро проходит через ряд промежуточных состояний, энергии которых превышают энергию основного состояния ядра. Следовательно, для деления ядра требуется дополнительная энергия, которая потом возвращается обратно к энергии, выделяющейся при делении за счёт изменения энергии связи. Энергия активации может быть сообщена тяжёлому ядру захваченным им дополнительным нейтроном. Для слияния лёгких ядер в одно они должны подойти друг ко другу на близкое расстояние. Этому препятствует кулоновское отталкивание. Для преодоления отталкивания ядра должны двигаться с огромными скоростями. Этот процесс называется термоядерной реакцией. Термоядерные реакции протекают в недрах Солнца и звёзд. В земных условиях были осуществлены неуправляемые термоядерные реакции при взрывах водородных бомб.

6. Что такое «начала термодинамики», идеальный и реальный цикл, коэффициент полезного действия тепловых машин? Пар поступает на турбину при температуре + 177С, а окружающий воздух имеет температуру + 15С. Определите максимально возможный к.п.д. паровой турбины.

Нулевое начало. Тепловое равновесие существует в том случае, если 2 системы приведены в тепловой контакт, но результирующие потоки энергии отсутствуют. Первое начало – это закон сохранения и превращения энергии в изолированной системе, утверждение существования внутренней энергии, поэтому его называют принципом энергии. Второе начало – принцип энтропии. Теплота происходит самопроизвольно только от более нагретых тел к менее нагретым. Третье начало определяет свойства веществ при очень низкой температуре, утверждая, что нельзя охладить тело до температуры абсолютного нуля за конечное число процессов. Карно ввёл понятия об идеальной тепловой машине и идеальном круговом процессе, состоящем из двух изотерм и двух адиабат. Совершаемые в цикле Карно операции могут быть проведены в обратном порядке, тогда тепловая машина превращается в холодильную, а цикл Карно – в холодильный цикл. Коэффициент полезного действия определяется разностью температур нагревателя и холодильника, делённой на температуру нагревателя. В нашем задании к.п.д. паровой турбины будет таковым:

( 177 – 15 ) / 15 = 10,8.

7. Какова специфика микромира по сравнению с изучением мега – и макромира? Поясните принципы соответствия и дополнительности.

Микромир – невидимый мри микрообъектов – атомов, электронов, протонов, нейтронов и др. Он не может быть описан понятиями и принципами классической физики. Классическая физика признаёт наличие материи в виде как вещества, так и поля. Но она не допускает существование объектов, обладающих свойствами поля и вещества. Подчёркивая кажущуюся противоречивость свойств микрообъектов, у которых корпускулярные и волновые свойства дополняют друг друга, Н. Бор выдвинул принцип дополнительности. Принцип соответствия – новая теория не может быть справедливой, если не будет содержать в качестве предельного случая старую теорию, относящуюся к тем же явлениям, если она уже подтверждена опытом в этой области. Этот принцип отражает диалектику соотношения абсолютной и относительной истин. Смена теорий есть шаг на пути приближения к абсолютной истине.1

8. Что такое «мутация» и какие мутации бывают, как определить, что приобретённые признаки не наследуются. Как это показали опыты Вейсмана.?

Мутация – это внезапное и стойкое изменение наследственных структур на уровне гена, вызванное искусственным или естественным путём. Генные мутации – главная причина возникновения новых наследственных свойств. Мутация может быть доминантной, полудоминантной и рецессивной в зависимости от состояния гена, в котором она произошла. Рецессивные мутации могут накапливаться в генофондах популяций, составляя резерв наследственной изменчивости. Хромосомная теория наследственности А. Вейсмана выдвинула принцип невозможности передачи по наследству «благоприобретённых» признаков. Отрезанные хвосты у мышей во многих поколениях не укорачивались, приобретённые признаки не влияли на половые клетки, передающие признаки поколениям, роль среды сводилась к сортированию возникающих независимо от неё наследственных изменений. В 1950 г. была найдена тонкая структура гена, понят язык, на котором записана генетическая информация. Эти генетические механизмы наследственности важны и для понимания изменчивости как основы отбора.1

9. Какие системы могут находиться в высокоупорядоченном состоянии, каковы необходимые условия возникновения «самоорганизации» и существуют ли достаточные?

Все живые организмы – высокоупорядоченные системы.

Хакен выделил коллективные процессы во всех самоорганизующихся системах: молекулы в узлах кристаллической решётки, магнитные моменты в ферромагнетике, вихри внутри жидкости. Для самоорганизующихся систем атрибутами являются: сложное движение, описываемое нелинейными уравнениями и пороговый характер возникновения. Самоорганизация происходит при генерации в атомной системе. Основные свойства самоорганизующихся систем: открытость, нелинейность, диссипативность. Система должна находиться в состоянии, далёком от равновесия.

10. Охарактеризуйте биотический круговорот и оцените биосферную роль хозяйственной деятельности человека. В чем суть концепции коэволюции, как в этой концепции совместились взгляды Дарвина и Кропоткина?

Биотический круговорот состоит из разных круговоротов. Каждый биоценоз – модель биосферы в миниатюре. Иногда выделяют биоценотический уровень организации жизни, представленный экосистемами. Они представляют собой системы, состоящие из взаимозависимых сообществ организмов и абиотических факторов среды. Экосистемам присуще динамическое равновесие между организмами и абиотическими факторами. Человек своей хозяйственной деятельностью постоянно изменяет экосистемы.

Концепция коэволюции объясняет эволюцию в схеме «хищник – жертва», когда оба объекта должны постоянно совершенствоваться. Концепция коэволюции объясняет существование альтруизма у животных – заботу о потомстве, повиновение вожакам, взаимопомощь в трудных условиях.1

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дубнищева Т.Я., Пигарев А.Ю. Современное естествознание. Учебное пособие. – Новосибирск: ЮКЭА, 1998. – с. 160.

2. Камшилов М.М. Эволюция биосферы. – М.: Наука, 1979.

3. Мерион. Дж. Б. Общая физика с биологическими примерами. – М.: Высшая школа, 1986.

4. Небел Б. Наука об окружающей среде. Как устроен мир. – М.: Мир, 1993.

5. Плотников М.Н. Концепции современного естествознания. – М.: МГУ, 2004. – с. 680.

6. Управление планетой Земля ( тематический номер ) // В мире науки, 1989. - № 11.

1 Управление планетой Земля ( тематический номер ) // В мире науки, 1989, № 11.

1 Небел Б. Наука об окружающей среде. Как устроен мир. – М.: Мир, 1993.

1 Дубнищева Т.Я., Пигарев А.Ю. Современное естествознание: Учебное пособие. – Новосибирск: ЮКЭА, 1998. – с. 160.

1 Плотников М.Н. Концепция современного естествознания. – М.: МГУ, 2004. – с. 680.

2 Мерион. Дж. Б. Общая физика с биологическими примерами. – М.: Высшая школа, 1986.

1 Камшилов М.М. Эволюция биосферы. – М.: Наука, 1979.