Роль физики в технике сообщение
Обновлено: 06.07.2024
Почему физика является основой техники?
Физика - фундамент современной техники. Cовременная техника обладает огромными возможностями, что далеко превосходят фантазии старейших физиков. Открытия законов природы, сделанные учеными физиками, послужили основой технического прогресса человечества.
Так почему физика является основой техники?
Развитие физики, как в последствии и техники сопровождалось изменением представлений людей об окружающем мире. Отказ от привычных взглядов, возникновение новых теорий, изучение физических явлений характерно для физики с момента зарождения этой науки до наших дней.
Физика лежит в основе всех наиболее значимых направлений технического прогресса, в том числе таких, как: освоение новых источников энергии и совершенствование традиционных; создание новых конструкционных, инструментальных и строительных материалов; разработка новых производственных технологий и совершенствование существующих; вовлечение в производство вторичных энергетических и материальных ресурсов; автоматизация производственных процессов; роботизация производства; электронизация народного хозяйства, внедрение в
производство и управление им электронно —вычислительной техникой; рост в оптимальных пределах единичных мощностей, повышение КПД и производительности машин; интенсификация технологических процессов производства; стандартизация и унификация продукции; охрана, рациональное использование, воспроизводство и приумножение естественных богатств природы, создание оптимальных естественных условий для жизни; электрификация страны, как основа всех основных направлений технического прогресса.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
ФИЗИКА И ТЕХНИКА
Физика тесно связана с техникой. До середины прошлого столетия связь между физикой и техникой носила такой характер, когда техника шла впереди. Создавались технические устройства, возникали технические проблемы, которые затем вызывали к жизни соответствующие физические исследования.
VIII век - создана паровая машина.
Начало ХIХ века - встал вопрос об увеличении кпд тепловых машин.
Сади Карно решил эту проблему, и его работа стала фундаментом для возникновения общего учения о передаче и превращении энергии - термодинамики.
Затем крупные физические открытия стали приводить к созданию новых отраслей техники. Академик С.И. Вавилов (1891 - 1955), советский физик и общественный деятель, сказал, что теснейшая связь физики с другими отраслями естествознания привела к тому, что физика глубочайшими корнями вросла в химию, геологию, астрономию, биологию и др. Возникли новые смежные дисциплины: астрофизика, биофизика, геофизика, физическая химия и т.д.
Физика является основой многих технических наук: теоретической механики, сопромата, электротехники.
Физика явилась фундаментом, на котором выросли такие области техники как – электро - и радиотехника, электронная и вычислительная техника, приборостроение.
Техника стимулирует развитие физики и наоборот. Могучая ускорительная техника способствует развитию исследований по физике атомного ядра и элементарных частиц.
Содружество физики и техники приводит к сокращению временных интервалов между научными открытиями и их технической реализацией.
фотография - 110 лет
транзистор - 15 лет
Физика тесно связана с математикой. Без математического описания невозможен точный инженерный расчет и развитие физических теорий.
Физика - база для создания новых отраслей техники, или научная база, на которой должна основываться общетехническая подготовка специалистов.
Физику подразделяют на классическую и квантовую. Начало классической физики было положено И. Ньютоном, сформулировавшим основные законы механики, а завершено развитие классической физики созданием в 1905 г. А. Эйнштейном специальной теории относительности и учитывающей требования этой теории релятивистской механики.
I . Предыстория физики (от древнейших времен до Х VII века)
Это период накопления физических знаний об отдельных явлениях природы. Его делят на:
эпоху античности - ( VI вв. до н. э. - V в. н. э.)
средние века - ( I - Х IV вв.)
эпоха Возрождения - (Х V - Х VI вв.).
Эпоха античности - Архимед установил условия плавания тел.
Средние века - введены понятия: мгновенной скорости, деление движения на поступательное и вращательное, угловой скорости.
Эпоха возрождения - Леонардо до Винчи - выполняет графическое построение хода лучей в линзе. Открыт закон сложения сил по правилу параллелограмма и разложения сил на составляющие
II . Период становления физики как науки (начало Х VII -80 годы Х VII вв.)
Г. Галилей - установил законы движения тела, брошенного под углом к горизонту.
И. Кеплер - установил законы движения планет.
Э.Торричелли - открыл атмосферное давление.
И. Ньютон - создал корпускулярную теорию света.
Гюйгенс - создал волновую теорию света
III . Классическая физика (конец Х VII в - начало ХХ в до 1905 г.)
Установлены: закон сохранения момента импульса, закон сохранения электрического заряда (Б. Франклин) и закон Кулона.
Юнг - открыл явление интерференции.
Г. Ом - ввел понятия - “ЭДС” и “падения напряжения”.
М. Фарадей - сформулировал концепцию поля.
Максвелл - 1894 г. - создал теорию электромагнитного поля.
А.Н. Лодыгин - изобрел лампу накаливания.
Н.П. Яблочков - изобрел трансформатор.
Г. Герц - открыл внешний фотоэффект.
А.Г. Столетов -1905 г. - создал фотоэлемент и установил один из законов внешнего фотоэффекта
К. Рентген - 1885 г. - открыл рентгеновские лучи, 1897 г. - открыт электрон.
А.С. Попов - 1895 г. - изобрел радио.
А. Беккерель - открыл радиоактивность.
М. Планк -1900 г. - положил начало квантовой теории, выдвинув гипотезу квантов.
Х. Лоренц - 1904 г. - нашел релятивистские преобразования координат и времени
IV . Современная физика
1905 - 1931 гг. - Эйнштейн - создание СТО, Резерфорд - открыл атом Н. Бор сформулировал принципы соответствия и дополнительности. Гейзенберг - сформулировал принцип неопределенности.
1932 г. - открыт нейтрон (Чедвик).
1932 - 1954 гг.- Поль Дирак выдвинул гипотезу о существовании антивещества; Д.Д. Иваненко выдвинул гипотезу о строении атомных ядер из нейтронов и протонов; Отто Ган и Ф. Штрассман открыли деление ядер урана; Г.Н. Флеров - спонтанное деление ядер U 235; П.Л. Капица - сверхтекучесть гелия;
2.12.1942 г. - Э. Ферми - цепная ядерная реакция деления ядер урана; г. - цепная ядерная реакция деления ядер урана в советском ядерном реакторе - И.В. Курчатов, Юлий Харитон;
1949 г.- первый взрыв атомного заряда в СССР;
1953 г.- на полигоне в г. Семипалатинске произведён взрыв первой транспортабельной атомной бомбы; Изобретен полупроводниковый транзистор;
1954г. - Басов, Прохоров, Таунс создали ОКГ. Возникает квантовая электроника;
1955 г. и далее - начало исследования структуры нуклонов, т.е. развивается физика элементарных частиц
1. Роль физики в развитии техники и влияние техники на развитие физики
2. Физика -наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и
3. Некоторые этапы развития физики
4. Архимед (около 287 – 212 гг. до нашей эры)
5. Галилео Галилей (1564 – 1642)
Итальянский физик, механик,
астроном, один из основателей
естествознания. В 1609 г Галилей
построил свой первый телескоп.
Влияние Галилея на развитие и
астрономии в XVII веке
неоценимо. Его научная
деятельность,огромной важности
открытия, научная смелость
имели решающее значение для
победы гелиоцентрической
системы мира.
Первый телескоп
6. Исаак Ньютон (1643 – 1727)
7. Джеймс Максвелл (1831 – 1879)
Дальнейшее развитие физики
определилось изучением
тепловых и электромагнитных
явлений.Общую теорию
электромагнитных явлений создал
Джеймс Максвелл.Теория
Максвелла объяснила природу
света и помогла разработке новых
технических приборов и
устройств, основанных на явлении
Цветная
электромагнетизма.
фотография
Волчок
(для смешивания краски)
8. Физика ХХ века
Новый этап бурного развития физики начался в ХХ
веке. Возникли и стали развиваться новые
направления: ядерная физика, физика элементарных
частиц, физика твердого тела и др .Возросла роль
физики и её влияние на технический и социальный
прогресс. Свой вклад в развитие современной
физики внесли видные ученые России:
Л.И.Мандельштам
Н.Г.Басов
Л.Б.Ландау
А.М.Прохоров
9. Физика и техника
До середины прошлого столетия связь между
физикой и техникой носила такой характер,
когда техника шла впереди. Создавались
технические устройства, возникали технические
проблемы, которые затем вызывали к жизни
соответствующие физические исследования.
VIII век - создана паровая машина.
Важное значение имеют открытия: автомобили, тепловозы, морские
суда, самолеты, кино, телевидение, компьютеры, сотовые телефоны
и многое другое было создано после того, как были изучены многие
звуковые, тепловые световые, электрические явления.
Техника стимулирует развитие физики и
наоборот. Могучая ускорительная техника
способствует развитию исследований по
физике атомного ядра и элементарных
частиц.
С развитием науки и
техники за последние
десятилетия произошли
грандиозные события. То,
что раньше считалось
научной фантастикой,
сейчас является
реальностью. Сегодня
трудно представить нашу
жизнь без компьютера,
мобильной или интеренетсвязи.
В свою очередь, техника оказывает большое
влияние на прогресс физики. Известно, что
именно технические потребности общества
привели в своё время к развитию механики,
необходимой для строительства различных
сооружений. Задача создания более
экономичных тепловых двигателей вызвала
быстрое развитие термодинамики и т.п.
Физика для техники имеет решающее значение. Даже можно сказать так: без физики не будет никакой техники.
Например, берем раздел "Кинематика". На механике, на ее законах, построены все движущиеся узлы и механизмы. С помощью физики рассчитывается линейная и угловая скорость, ускорение, сила трения. Все подшипниковые узлы подбираются на основе физических расчетов. Без знания коэффициента трения тут не обойтись.
Берем физический раздел "Оптика". Все оптические приборы в технике рассчитываются на основе формул, применяемых в оптике. Это и бинокли, и перископы, и прицелы, и даже фары автомобилей. Везде нужно знать коэффициент преломления, коэффициент кривизны.
Раздел "Динамика" позволяет проводить расчет сил в конструкции на изгиб, на сжатие, на растяжение, на излом. Это очень важно, например, в строительстве автомобилей и другой тяжелой техники.
Раздел "Акустика" в физике нужен для расчета звуковоспроизводящей аппаратуры, громкоговорителей а также для производства эхолотов, дальномеров.
Возьмите раздел "Атомная физика" - это и атомные электростанции, атомное оружие.
Есть еще раздел "Электричество и магнетизм". Вся техника, работающая на принципе электромагнитной индукции, рассчитывается по физическим законам: электрогенераторы, электродвигатели.
Читайте также: