Контрольная работа по концепции современного естествознания

 

 

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выбор варианта контрольной работы

Номер студенческого билета 11-19Ц, две последние цифры 19, им и соответствует вариант 19 и номера заданий:

1) 19. Движение как изменение состояния (1 и 2 законы Ньютона);

2) 138. Атрибуты эволюции: самопроизвольность, необратимость, направленность.

Введение

Контрольная работа является формой методической помощи студентам при изучении курса.

Целью является формирование:

1. целостного восприятия окружающего мира на основе классических и современных моделей мироздания;
2. понимание единства гуманитарной и естественно-научной компонентов культуры;
3. воспитание у студентов экологической культуры.

 

1. Движение как изменение состояния (1 и 2 законы Ньютона).

В физике движение рассматривается в самом общем виде как изменение состояния или другой физической системы. И для описания состояния вводится набор измеряемых параметров, к которым со времен Декарта относятся пространственно-временные координаты, или точки пространственно-временного континуума, означающего непрерывное множество.

Исаак Ньютон (1643-1727), родившийся вскоре смерти Галилея, унаследовал, таким образом, все методы, знания и новые идеи предыдущего поколения ученых и создал теорию, которая определила развитие науки. В своем основном труде «Математические начала натуральной философии», опубликованной по настоянию и на деньги своего друга – астронома Э. Галлея (открывшего, в частности, знаменитую комету Галлея), обобщил открытия Галилея в качестве двух законов, добавив к ним третий закон и закон всемирного тяготения.

К первому изданию «Начал» Ньютон написал предисловие, в котором говорит о тенденции современного ему естествознания подчинить явления природы законам математики. Далее Ньютон определяет свою работу как «математические основания физики». Он пишет, что задачи физики состоят в том, чтобы по явлениям движения распознать силы природы, а затем по этим силам объяснить все остальные явления.

Первый закон Ньютона: существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых свободные тела движется равномерно и прямолинейно.

Первый закон механики, или закон инерции, как его часто называют, был, по существу, установлен еще Галилеем, но общую формулировку ему дал Ньютон.

Свободным телом – называют тело, на которое не действуют какие – либо другие тела или поля. При решении некоторых задач тело можно считать свободным, если внешние воздействия уравновешены.

Системы отсчета, в которых свободная материальная точка покоится или движется прямолинейно и равномерно, называются инерциальными системами отсчета. Прямолинейное и равномерное движение свободной материальной точки в инерциальной системе отсчета называется движением по инерции. При таком движении вектор скорости материальной точки остается постоянным . Покой точки является частным   случаем движения по  инерции .

В инерциальных системах отсчета покой или равномерное движение представляет собой естественное состояние, а динамика должна объяснить изменение этого состояния (т.е. появление ускорения тела под действием сил). Свободных тел, не подверженных воздействию со стороны других тел не существует. Однако, благодаря убыванию всех: известных взаимодействий с увеличением расстояния, такое тело можно реализовать с любой требуемой, точностью.

Системы отсчета, в которых свободное тело не сохраняет скорость движения неизменной, называются неинерциальными. Неинерциальной является система отсчета, движущаяся с ускорением относительно любой инерциальной системы отсчета. В неинерциальной системе отсчета даже свободное тело может двигаться с ускорением.

Равномерное и прямолинейное движение системы отсчета не влияет на ход механических явлений, протекающих в ней. Никакие механические опыты не позволяют отличить покой инерциальной системы отсчета от ее равномерного прямолинейного движения. Для любых механических явлений все инициальные системы отсчета оказываются равноправными. Эти утверждения выражают механический принцип относительности (принцип относительности Галилея). Принцип относительности является одним из наиболее общих законов природы, в специальной теории относительности он распространяется на электромагнитные и оптические явления.

Второй закон Ньютона описывает движение частицы, вызванное влиянием окружающих тел, и устанавливает связь между ускорением частицы, ее массой и силой, с которой на нее действуют эти тела: если на частицу с массой т окружающие тела действуют с силой , то эта частица приобретает такое ускорение , что произведение ее массы на ускорение будет равно действующей силе.

Математически второй закон Ньютона записывается в виде: , где – сила, приложенная к материальной точке;

- масса материальной точки;

- ускорение материальной точки.

На основе этого закона устанавливается единица силы — 1 Н (ньютон).

, т.е 1 Н — это сила, с которой  нужно действовать на тело  массой 1 кг, чтобы сообщить ему ускорение 1 м/с2.

Если сила , с которой тела действуют на данную частицу, известна, то записанное для этой частицы уравнение второго закона Ньютона называют ее уравнением движения.

Второй закон Ньютона часто называют основным законом динамики, так как именно в нем находит наиболее полное математическое выражение принцип причинности и именно он, наконец, позволяет решить основную задачу механики. Для этого нужно выяснить, какие из окружающих частицу тел оказывают на нее существенное действие, и, выразив каждое из этих действий в виде соответствующей силы, следует составить уравнение движения данной частицы. Из уравнения движения (при известной массе) находится ускорение частицы. Зная же ускорение можно определить ее скорость, а после скорости — и положение данной частицы в любой момент времени.

Второй закон Ньютона – это фундаментальный закон природы; он является обобщением опытных фактов, которые можно разделить на две категории:

1. Если на тела разной массы подействовать одинаковой силой, то ускорения, приобретаемые телами, оказываются обратно пропорциональны массам: .
2. Если силами разной величины подействовать на одно и то же тело, то ускорения тела оказываются прямо пропорциональными приложенным силам:

Если на тело одновременно действуют несколько сил (например, и то под силой  в формуле, выражающей второй закон Ньютона, нужно понимать равнодействующую всех сил: 

Если равнодействующая сила то тело будет оставаться в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения. Таким образом, формально второй закон Ньютона включает как частный случай первый закон Ньютона, однако первый закон Ньютона имеет более глубокое физическое содержание – он постулирует существование инерциальных систем отсчета.

Практика показывает, что решение основной задачи механики с помощью второго закона Ньютона всегда приводит к правильным результатам. Это и является экспериментальным подтверждением справедливости второго закона Ньютона.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Атрибуты эволюции: самопроизвольность, необратимость, направленность.

Возникновение концепции биологического эволюционизма (БЭ) связано с расширением границ эволюционного подхода, принятого в биологической и социальных науках.

 Словосочетание «биологическая  эволюция» не обозначает никакого другого понятия отличного от просто «эволюция». Введения дополнительного термина заключается в том, что человек выступает не просто как живое, но и как социальное существо, наделенное разумом, творчеством, т.е. эти понятия связаны на воссоединение разнокачественного знания о Природе и об Обществе. Такого воссоединения еще не достигнуто. Пока не ясно, возможно ли оно вообще. Основные идеи, понятия биологического эволюционизма давно стали достоянием общей культуры, используются в самых различных областях научного знания. В данной теме будет рассмотрено взаимодействие понятий и принципов биологического эволюционизма с общекультурными идеями биосферы.

 Если биосфера изучается  как природно-биологическое образование, в котором цивилизация представлена  лишь совокупностью живых человеческих существ, то биологический эволюционизм обретает новые возможности в понимании единства органического мира. Например, благодаря широкому использованию понятия "поведение" происходит конкретизация представлений о жизненной активности организма, что способствует наступившей его реабилитации как главного "действующего лица" всех событий жизни на Земле. Преемственность форм поведения и их биологического смысла, эволюция форм поведения, возникновение качественно новых этапов этой эволюции - все это изучается с "тайным замыслом" обернуть полученное знание в сторону человека, его самопознания. В целом естественнонаучный подход к биосфере как к природному образованию создает для биологического эволюционизма новые стимулы для переосмысления своих основании.

 Понимание биосферы как системы "Природа - Общество" ставит биологический  эволюционизм лицом к лицу  с общественными науками. Система "Природа - Общество" по сути  является системой "Человек -Природа - Общество", настолько важна во  всех этих взаимосвязях активная роль человека.

 Но было бы не правильным  утверждать, что использование биологических  наук в изучении биосферы изменило  предмет эволюционной биологии, создало ему "человеческое измерение" и чуть ли не включило проблему  человека в предмет биологии. Такие "общегуманистические" оценки сложных познавательных процессов, вызванных к жизни общим поворотом науки к глобальным проблемам современности, все больше обнаруживают свою бесплодность. Они вновь ориентированы на "должное", повторяя ошибки прошлого, когда наука стремилась включить утопические идеи в стратегию научного исследования.

Говоря об эволюции, мы имеем в виду появление принципиально новых, уникальных определений (параметров, категорий, систем), не имеющихся ранее. Причем, для того чтобы однозначно различить категорию «эволюция» от категории «развитие», новизна определений должна быть принципиальной не только для рассматриваемой частной системы, но для Мира в целом.

Самопроизвольность. Аристотель придерживался теории спонтанного зарождения, согласно ей определённые «частицы» вещества содержат некое «активное начало», которое при подходящих условиях может создать живой организм. Его ошибка была в том, что он полагал, что это начало содержится в солнечном свете, тине и мясе. С распространение христианства, данная концепция оказалась не в чести, её признали лишь те, кто верил в колдовство. В 16, 17 и 18 веках многие ученные пытались подтвердить данную теорию, но все их опыты оказывались неудачными. Только в 1850 году Луи Пастер в результате ряда экспериментов доказал справедливость теории биогенеза (бактерии везде) окончательно опроверг теорию спонтанного зарождения.

Необратимость. Мысль о необратимости процесса развития возникла очень давно — еще в эпоху зарождения диалектики древнегреческой философии», ссылаясь при этом на Гераклита. В «Происхождении видов» Дарвина можно найти ряд высказываний, свидетельствующих о ясном понимании им факта необратимости органической эволюции. Однако блестящая и лаконичная формулировка, которую придал этому закону Л. Долло: «организм не может вернуться даже частично к предшествующему состоянию, которое было уже осуществлено в ряду его предков» (1974), — видимо, навсегда закрепила за ним право называться автором закона необратимости эволюции. Но данная формулировка посеяла ряд недоумений по поводу её категоричности и поэтому  сам Долло в последующем несколько изменил свою первоначальную формулировку, указывая на невозможность лишь точного возврата к пройденному состоянию.

Направленность. Наиболее простое объяснение механизма направленности эволюции сводится к предположению о постоянном на протяжении длительного времени векторе изменений параметров среды. Например, продолжительное изменение климата и газового состава атмосферы. Так, появление летающих позвоночных приурочивается к периодам значительного повышения содержания кислорода в атмосфере. Отсутствие, однако, строгого соответствия моментов появления новых групп организмов с соответствующими изменениями в климате и атмосфере Земли приводит к выводу о том, что подобного рода зависимости не столь жестки. На направленность эволюции также может влиять ограничение резерва наследственной изменчивости и ее типических проявлений или же наличие своего рода «эволюционных запретов», делающих невозможной для представителей отдельных групп организмов эволюцию в том или ином частном направлении.

 

Список литературы

1. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. Новосибирск: Маркетинг: ЮКЭА, 2006;
2. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. – М.: Академический Проект, 2005;
3. Лавриненко В.Н., Ратников В.П. Концепции современного естествознания –  М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006. - 317 с.;
4. Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания: Учебное пособие. — М.: Гардарики, 2006. — 303 с.;
5. Садохин А.П. Концепции современного естествознания. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006.