uabooks.top » Физика » 8. Связь физики с другими науками. Физика в науке, технике, производстве и быту почему важно знать физику
Інформація про новину
  • Переглядів: 28
  • Дата: 21-11-2020, 16:10
21-11-2020, 16:10

8. Связь физики с другими науками. Физика в науке, технике, производстве и быту почему важно знать физику

Категорія: Физика




Физика - это интересная и увлекательная наука. Она дает возможность понять окружающий мир, приучает к логическому мышлению и развивает творческие способности.

Величайшие открытия в биологии - генная инженерия, клонирование, расшифровка строения молекулы ДНК, которая передает код наследственности, -были бы невозможны без таких физических приборов, как рентгеновские аппараты, ультрацентрифуги, холодильные установки, электронные микроскопы и многих других.

Интересно, что существование молекулы ДНК задолго до ее открытия предсказали австрийский физик Эрвин Шредингер и американский физик украинского происхождения Георгий Гамов.

Лазерные прицелы и аппараты ночного видения служат военным, а лазерные ножи - врачам. Лазерные шоу украшают праздники.

Особенно важной для жизни общества является роль физики в создании новых источников энергии: от батареек и электрогенераторов до атомных и термоядерных станций.

Бурное развитие физики в ХХ в. обусловило появление новых научных дисциплин: химическая физика и физическая химия, биофизика, биоэнергетика, бионика и инженерная генетика, астрофизика, космология и космическая физика, медицинская физика...

ХХ век оказался веком неожиданных и увлекательных открытий в физике. Все они получили практическое использование и существенно изменили жизнь человеческого общества.

ФИЗИКА - ОСНОВА ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ

Компьютерами сегодня пользуется каждый: от школьника и бухгалтера до инженера и ученого. Появление современных компьютеров стало возможным благодаря исследованиям физиков в отрасли полупроводниковых материалов и нанотехнологий. То, что физика уже давно проникла в производство, технику, медицину, быт и индустрию развлечений, еще раз подтверждает: знание физики пригодится каждому человеку.

СОЗДАНИЕ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ

Одна из проблем человечества - получение достаточного количества энергии. После открытия законов ядерной физики человечество получило невиданное могущество, которое дало возможность решения энергетического кризиса (атомные электростанции (рис. 8.1)). Однако при этом также возникла угроза самоуничтожения (атомное и водородное оружие). Открытие антивещества обещает дать в сотни раз более мощные источники энергии, чем ядерные.

Зимой ведром угля можно обогреть квартиру на один вечер. Одно ведро урана (если высвободить всю ядерную энергию, которая в нем содержится) может обеспечить полумиллионный город светом и теплом на протяжении года!

ВЫХОД В КОСМОС. КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ

При помощи ракет удалось преодолеть земное притяжение, построить космические станции и даже побывать на Луне (рис. 8.2). Первый искусственный спутник был запущен в 1957 г. в Советском Союзе, а советский космонавт Юрий Гагарин стал первым человеком, который побывал в космосе. Космическим аппаратам удалось сфотографировать с близкого расстояния многие планеты Солнечной системы. На Марс, Венеру, Луну и даже на спутник Сатурна Титан удалось высадить дистанционно управляемые аппараты (рис. 8.3).

Создание космических аппаратов нуждается в новых технологиях. Однако приборы и материалы космической промышленности можно применять, например, для изготовления искусственных суставов в медицине или для производства горных лыж и автомобильных двигателей. Это, как оказалось, приносит большую прибыль. Поэтому развитые страны вкладывают в научные исследования огромные средства. Так, программа «Аполлон» - высадка человека на Луну - обошлась американцам в 25 млрд. долларов. Но прибыль от высоких технологий составила 4 доллара на каждый затраченный. Это в 20 раз эффективнее, чем аналогичные вложения в промышленность. Следовательно, вкладывать деньги в развитие новых технологий, образование и фундаментальные исследования (те, которые лежат в основе всех других) выгодно.

РАДИО, ТЕЛЕВИДЕНИЕ, ИНТЕРНЕТ

Радио и телевидение - чудо, к которому мы уже привыкли и воспринимаем его как должное. Существование радиоволн предсказал еще в Х1Х в. английский физик Джеймс Клерк Максвелл. Прошло 14 лет, прежде чем немецкий физик Генрих Герц открыл эти волны, и еще 8 лет, пока российский физик Александр Попов изобрел способ их использования - радиоприемник. Отсюда берут свое начало современные радио и телевидение, мобильная телефонная связь, электронная почта и «всемирная паутина» - «www» - Интернет. Интересно, что Интернет был создан в Европейском центре ядерных исследований ЦЕРН в 1995 году (рис. 8.4).

СОЗДАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ КОМПЬЮТЕРОВ

В первой половине ХХ в. физики открыли новый класс материалов, названных полупроводниками. А в 1948 г. на основании этих материалов был создан важнейший элемент всех электронных приборов - транзистор. Именно за открытие транзистора американский физик Джон Бардин был удостоен самой престижной в мире ученых Нобелевской премии.

Однако настоящая революция в изготовлении компьютеров началась в 1970-ые годы, когда ученые и технологи научились выращивать миллионы транзисторов на небольших полупроводниковых пластинках, площадь которых равна площади ногтя. Сегодня персональные компьютеры (рис. 8.5) можно расположить на столе, а некоторые модели даже в кармане. Да и выполнять они могут миллиарды и триллионы операций в секунду. Например, объемы памяти компьютеров уже исчисляются в Мб (мегабайтах) и Тб - терабайтах, а в суперкомпьютерах - в петабайтах (Пб).

ОПТИЧЕСКИЕ КВАНТОВЫЕ ИСТОЧНИКИ СВЕТА (ЛАЗЕРЫ)

В 1964 году Нобелевские премии за открытие лазера получили американец Чарльз Таунс и советские физики Николай Басов и Александр Прохоров.

Лазеры проникли буквально во все сферы жизни, включая медицину, сельское хозяйство, бытовую радиоэлектронику и даже индустрию развлечений. При помощи лазерного луча делают сложные операции на глазу человека (рис. 8.6).

Однако наиболее интересное применение лазеров для демонстрации объемного кино и объемного телевидения еще впереди. Мощные волоконные линии, которые используются в магистралях для передачи информации, в том числе и для работы Интернета, - это также область применения лазеров.

Это далеко не все достижения физической науки. А сколько их еще впереди!

КРАТКИЕ ИТОГИ

Физика - универсальная наука. Физические приборы и теории используются в других науках.

Физика - основа техники и технологии. Благодаря новым материалам и источникам энергии происходит прогресс.

Физические теории объясняют окружающий мир и расширяют наше мировоззрение.

Самые крупные открытия в физике ХХ века сделаны в области атомной и ядерной физики.

Прогресс в создании физических теорий способствовал возникновению новых отраслей техники и технологии.

ТВОРЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ

8.1. Мы являемся свидетелями перехода от ламп накаливания к газосветным лампам («экономкам») и далее к светодиодных источникам. Какие преимущества в новых источниках света? Напишите небольшое сообщение на эту тему.

8.2. Чем принципиально отличается свет лазера от света других источников?

8.3. Как работает система GPS?

8.4. Чем антивещество отличается от вещества?

8.5. Как мобильный телефон соединяет вас с другим абонентом?

УПРАЖНЕНИЕ 8

1. Какое влияние на современную энергетику имеет ядерная физика?

2. На каких небесных телах побывали космические аппараты?

3. Перечислите устройства, в которых используются транзисторы и микросхемы.

4. Какие приборы дают возможность видеть атомы и молекулы?

5. Приведите примеры применения лазеров.

6. Толщина волоса приблизительно 0,1 мм. Какими станут размеры волоса (в км) и атома Гидрогена (в см), если их увеличить в миллиард раз?

7. Откуда принимает телепрограммы «тарелка»?

8. Назовите основную деталь компьютера, которая управляет всей его работой.

9. Какие лучи используют во флюорографии?

10. Какой рекорд скорости поезда на магнитной подвеске?

ИТОГИ РАЗДЕЛА 1

ФИЗИКА

КАК ЕСТЕСТВЕННАЯ НАУКА

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНОГО УЧЕНИЯ

Все тела состоят из молекул, атомов.

Молекулы, атомы непрерывно и беспорядочно двигаются. Молекулы, атомы взаимодействуют между собой

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

ВЫБЕРИТЕ ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ:

1. Физика - это наука о:

А

Б

В

Г

космосе

технике

измерениях

природе

2. Какой из терминов является физической величиной:

А

Б

В

Г

часы

плавление

путь

траектория

3. Какое из утверждений является правильным?

А

Б

В

Г

Измерение температуры тела - это наблюдение

Таяние льда -это физическое явление

Кислород -это физическая величина

Радуга -это физический прибор

4. Какое из приведенных слов означает вещество: 1. Железо. 2. Масса. 3. Вода. 4. Радиоволна.

5. Какие физические явления наблюдаются во время молнии?

А

Б

В

Г

световые

электрические

звуковые

все указанные

6. Какое из равенств является неправильным?

7. Расположите физические величины в том же порядке, в котором указаны их единицы измерения: м, кг, с, м/с. 1. масса; 2. время; 3. скорость; 4. расстояние.

8. Расположите следующие физические понятия и термины: падение мяча, линейка, самолет, масса, килограмм в правильном порядке. 1. Физическое явление. 2. Физическое тело. 3. Измерительный прибор. 4. Единица измерения. 5. Физическая величина.

9. Какие объемы воды налиты в мензурки:

10. Какова длина бруска? Выберите результат, учитывая абсолютную погрешность.

11. Какой объем воды можно налить в бассейн, если его длина 5 м, ширина 40 дм, а высота 120 см? Сколько ведер воды придется налить в бассейн, если вместимость одного ведра 10 л?

12. Составьте вопросы к кроссворду:

 

 

Это материал учебника Физика за 7 класс Пшеничка

 




^