Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
fizika.doc
Скачиваний:
25
Добавлен:
04.03.2016
Размер:
1.18 Mб
Скачать

1)Физика- одна из важнейших наук естествознания. На основе открытых законов физики углубляются наши знания. Открываются перспективы для дальнейшего развития целого ряда других наук . Достижение одной науки способствует развитию других.Предмет биофизики сложный и касается почти всех разделов биологии. Изучает физические, химико-биологические процессы, а так же строение биологических систем на всех уровнях организации от субмолекулярных и молекулярных до клеток и организмов целом. Фотобиология- воздействие света на отдельные клетки, органы, молекулы.Новое понимание экологии возникло на основе теории систем, термодинамики открытых систем и является наиболее "физическим".Таким образом, главное природное противостояние, связанное с существованием и развитием жизни на Земле, осуществляется между геофизическими процессами, возмущающими биосферу, и биотой, компенсирующей эти возмущения. Отсюда ясна роль фундаментальных исследований в области экологической геофизики и физики вообще. Глубокое изучение проблем экологической геофизики расширит возможности поисков выхода из экологического кризиса, обусловленного неконтролируемым антропогенным воздействием на окружающую среду. В связи с исследованием термодинамики открытых систем и изучением процессов самоорганизации в неравновесных системах стали понятными физические причины самоорганизации в живой и неживой природе. Элементы или системы живой и неживой природы являются открытыми термодинамическими системами, далекими от состояния равновесия. Их пронизывают потоки энергии и вещества, и поэтому в них и происходят процессы структуризации, самоорганизации. Таким образом, самоорганизация систем в природе базируется на фундаментальных физических принципах. Экология на современной стадии своего развития является наукой, призванной объединить, синтезировать совокупность научных знаний о биосфере. Этот процесс интеграции может быть решен только на основе какого-либо общего начала. Полагаем, что именно физика в силу сказанного выше должна выступить в качестве такого объединяющего начала. Прогнозная функция экологии может быть выполнена только в том случае, если она будет базироваться на фундаментальных принципах природы, законах организации природы. Часть экологических проблем, изучаемых физикой, может быть выделена в особую отрасль экологии - экологическую физику. Геофизика (физика Земли), изучающая, в частности, физические процессы в литосфере, гидросфере, атмосфере, по сути исследует физические процессы в биосфере или ее частях. Необходимо указать, что большинство экологических факторов имеет геофизическую природу. Геофизика, накопившая богатейший опыт исследования закономерностей физических процессов, протекающих в оболочках Земли, на стыке которых и формируются жизненно важные экосистемы, подверженные влиянию геоэволюционного и катастрофически возрастающего антропогенного факторов, может взять на себя решение ряда экологических проблем.

Широкий спектр физических методов изучения вещества должен найти применение в создании эффективных средств мониторинга экосистем различного уровня. Очевидно, что глобальные методы мониторинга могут быть созданы только на основе физических принципов.

2) Под механическим движением понимаютизменение взаимного расположения тел или их частей(деформация тел).Механику тел движения с малой скоростью по сравнению со скоростью света (3*108 м/с) называют классической механикой , в отличии от механики быстро движущихся тел. Основы классической механики были разработаны Ньютоном. В механике для описания движения тел используют различные упрощенные модели(допущения, приближения)Материальная точка- абсолютно твердое тело, абсолютно круглое тело. Материальной точкой называется тело форма и размеры которого несущественны в этой задаче. Одно и тоже тело в одних задачах можно считать материальной точкой, а в других нельзя. Например, движение земли и других планет по обитали вокруг солнца их можно принять за материальные точки, т.к. размеры планет малы по сравнению с размерами их орбит.се тела движутся в пространстве- времени. Нет никакого смысла говорить о положении и механическом движении тела в пространстве без относит. К другим телам. Всегда говорят о положении и движении этого тела по отношению к выбранному телу. Движение тела может быть различным по отношению к разным телам. Для однозначного определения положения исследуемого тела в произвольный момент времени необходимо выбрать систему отсчета. Система отсчетаназывается система координат жестко связанная с абсолютно твердым телом и снабженными часами.

3)Траектория движения (материальной) точкиназывается - линия, описываемая этой точкой, при ее движении относительно выбранной системой отсчета. Траектория зависит от выбора системы отсчёта и в наиболее общем случаи траектория точки пред. собой пространственную кривую. В зависимости от формы траектории различают: прямолинейные и криволинейные движения. Так например по отношению к системе отсчета связанного с солнцем, планеты солнечной системы движутся по эллиптическим орбитам. В тоже время к земной системе отсчета, они движутся по достаточно сложным траекториям.Длиной пути называется расстояние S, пройденный точкой за рассмотренный промежуток времени и измеряемое вдоль траектории направленного движения точки.Вектором перемещениеточки за промежуток времени отt1 доt2называется приращениеR вектора за рассмотренный промежуток времени. Для характеристики быстроты движения и быстроты изменения направления движения в механике вводится величина-скорость. Два понятия: средняя скор. опред. всегда - за какой-то промежуток времени, мгновенная- за конкретный промежуток времени .Средней скоростью точкив промежутке времени отtдоt+∆tназ-ся вектор, равный отношению приращения ∆r(радиуса времени) точки в заданный промежуток времени его продолжительностью ∆t → <v>=∆r/∆t . Скорость материальной точки может быть постоянной, может возрастать или убывать. Для характеристики быстороты изменения скорости точки в механике вводится векторная физическая величина называемаяускорением. Ускорением называется вектор а , равный первой производной по времени от скорости материальной точки.(а )

4) Равномерное движение по окружности интересно тем, что скорость движущейся точки остается постоянной по величине, изменяясь при этом по направлению. Скорость изменения угла вектора скорости относительно оси координат постоянна. То же самое можно сказать относительно радиуса-вектора, проведенного из оси вращения к вращающейся точке. Эта скорость называется угловой скоростью. Равномерное движение по окружности характеризуется несколькими взаимосвязанными величинами: Частота вращения. Обычно обозначается латинской буквой "n". Эта величина говорит о том, сколько оборотов в единицу времени делает тело. Например, сколько оборотов в секунду, или в минуту, или в час и т.д. Период вращения чаще всего обозначается латинской буквой "T". Это время одного оборота вокруг оси. Линейная скорость вращения, обозначается обычно латинской буквой "v". Это скорость, с которой тело движется по окружности. Вектор линейной скорости направлен по касательной к окружности вращения. Он перпендикулярен радиусу окружности вращения. Угловая скорость вращения обычно обозначается греческой буквой "?". Это величина, показывающая, на какой угол поворачивается радиус-вектор (или вектор скорости) за единицу времени. Обычно измеряется в радианах в секунду. Угловое ускорение, величина, характеризующая быстроту изменения угловой скорости твёрдого тела. При вращении тела вокруг неподвижной оси, когда его угловая скорость w растет (или убывает) равномерно, численно У.

5)1-й закон Ньютона: утверждает, что состояние покоя или равномерного прямолинейного движения не требует для своего поддержания каких-либо внешних воздействий. В этом проявляется особое динамическое свойство тел называемоеинертностью. Соответствующее 1-му закону ньютона и называемым законом инерции, а движение тела свободного от внешних воздействий движением по инерции.

2-й закон Ньютона: ускорением материальной точки пропорционально вызываемой его силе совпадают по направлению и обратно пропорциональны массе материальной точки.

Масса тела: в качестве меры инертности в механике вводится скалярная величина масса тела. Чем больше инертность тела, а следовательно и его масса, тем меньше ускорение. Масса телавеличина постоянная независящая от состояния движения тела , не от его места положения в пространстве, не оттого действуют ли на него другие тела или нет.

6)3-й закон Ньютона(закон изменения импульса): наблюдения и опыты свидетельствуют о том, что механика двух тел действующих друг на друга всегда являются их взаимодействием. Действию всегда есть равное противоположное взаимодействие , т.е. взаимодействие двух тел друг на друга равны между собой и направлены в противоположные стороны, но применимы к материальным точкам и 3-й закон ньютона формулируется след. Образом: две материальные точки действующие с силами равными поп модулю и направленными в противоположные стороны вдоль соед. Эти точки прямой.

7) Закон сохранения импульса

Если сумма внешних сил, действующих на систему, равна нулю, то равно нулю и изменение импульса системы: . Это означает, что, какой бы интервал времени мы ни взяли, суммарный импульс в начале этого интервалаи в его концеодин и тот же:. Импульс системы остается неизменным, или, как говорят, сохраняется:

(10)

Закон сохранения импульсаформулируется так:

если сумма внешних сил, действующих на тела системы, равна нулю, то импульс системы сохраняется.

Тела могут только обмениваться импульсами, суммарное же значение импульса не изменяется. Надо только помнить, что сохраняется векторная сумма импульсов, а не сумма их модулей.

Как видно из проделанного нами вывода, закон сохранения импульса является следствием второго и третьего законов Ньютона. Система тел,на которую не действуют внешние силы, называется замкнутой или изолированной. В замкнутой системе тел импульс сохраняется.Но область применения закона сохранения импульса шире: если даже на тела системы действуют внешние силы, но их сумма равна нулю, импульс системы все равно сохраняется.

Полученный результат легко обобщается на случай системы, содержащей произвольное число N тел:

(11)

Здесь — скорости тел в начальный момент времени, а— в конечный. Так как импульс — величина векторная, то уравнение (11) представляет собой компактную запись трех уравнений для проекций импульса системы на координатные оси.

Когда выполняется закон сохранения импульса?

Все реальные системы, конечно, не являются замкнутыми, сумма внешних сил довольно редко может оказаться равной нулю. Тем не менее в очень многих случаях закон сохранения импульса можно применять.

Если сумма внешних сил не равна нулю, но равна нулю сумма проекций сил на какое-то направление, то проекция импульса системы на это направление сохраняется. Например, система тел на Земле или вблизи ее поверхности не может быть замкнутой, так как на все тела действует сила тяжести, которая изменяет импульс по вертикали согласно уравнению (9). Однако вдоль горизонтального направления сила тяжести не может изменять импульс, и сумма проекций импульсов тел на горизонтально направленную ось будет оставаться неизменной, если действием сил сопротивления можно пренебречь.

Кроме того, при быстрых взаимодействиях (взрыв снаряда, выстрел из орудия, столкновения атомов и т. п.) изменение импульсов отдельных тел будет фактически обусловлено только внутренними силами. Импульс системы сохраняется при этом с большой точностью, ибо такие внешние силы, как сила тяготения и сила трения, зависящая от скорости, заметно не изменяет импульса системы. Они малы по сравнению с внутренними силами. Так, скорость осколков снаряда при взрыве в зависимости от калибра может изменяться в пределах 600 — 1000 м/с.Интервал времени, за который сила тяжести смогла бы сообщить телам такую скорость, равен

Внутренние же силы давления газов сообщают такие скорости за 0,01 с, т. е. в 10000 раз быстрее.

8) Сила тяготения.

Все тела Вселенной, как небесные, так и находящиеся на Земле, подвержены взаимному притяжению. Если же мы и не наблюдаем его между обычными предметами, окружающими нас в повседневной жизни (например, между книгами, тетрадями, мебелью и т.д.), то лишь потому, что оно в этих случаях слишком слабое.

Взаимодействие, свойственное всем телам Вселенной и проявляющееся в их взаимном притяжении друг к другу, называют гравитационным, а само явление всемирного тяготения — грави­тацией.

Гравитационное взаимодействие осуществляется посредством особого вида материи, называемого гравитационным полем. Такое поле существует вокруг любого тела, будь то планета, камень, человек или лист бумаги. При этом тело, создающее гравитационное поле, действует им на любое другое тело так, что у того появляется ускорение, всегда направленное к источнику поля. Появление такого ускорения и означает, что между телами возникает притяжение.

Особенностью гравитационного поля является его всепроникающая спо­собность. Защититься от него ничем нельзя, оно проникает сквозь любые материалы.

Гравитационные силы обусловлены взаимным притяжением тел и направлены вдоль линии, соединяющей взаимодействующие точки, поэтому называются центральными силами. Они зависят только от координат взаимодействующих точек и являются потенциальными силами. В 1682 г. И.Ньютон открыл закон всемирного тяготения:

Все тела во Вселенной притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональ­ной квадрату расстояния между ними:

  .

Коэффициент пропорциональности G  называется гравитационной постоянной, 

G = 6,67*10-11(Н*м2)/кг2.

Скорость, которую необходимо сообщить телу у поверхности планеты, чтобы оно стало ее спутником, движущимся по круговой орбите, называется первая космическая скорость. Любое тело может стать искусственным спутником другого тела, если сообщить ему необходимую скорость.

 ,

где g – ускорение свободного падения на планете, R – радиус планеты. Для Земли первая космическая скорость составляет приблизительно 7,9 км/с.

Сила, с которой тела притягиваются к Земле вследствие гравитационного взаимодействия, назы­вается силой тяжести. Согласно закону всемирного тяготения

 или  ,

где g — ускорение свободного падения, R — рассто­яние от центра Земли до тела, М — масса Земли, т — масса тела. Ускоре́ние свобо́дного паде́ния g (обычно произносится как «Жэ»), — ускорение, придаваемое телу в вакууме силой тяжести, то есть геометрической суммой гравитационного притяжения планеты (или другого астрономического тела) и инерциальных сил, вызванных её вращением.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]