Номер 3, страница 328 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Творческие задания. Параграф 70. Механические свойства твёрдых тел. 12. Твёрдое тело. Молекулярная физика - номер 3, страница 328.

Условие.

3. Выделите области научного знания, в которых существует свойство полиморфизма. Ответ аргументируйте на конкретных примерах.

Решение.

Полиморфизм (от греч. πολύ — «много» и μορφή — «форма») — это способность объектов, веществ или организмов существовать в нескольких различных формах или состояниях. Это свойство проявляется в различных областях научного знания.

Биология

В биологии полиморфизм — это существование в пределах одного вида двух или нескольких четко различающихся форм (морф), которые занимают одну и ту же среду обитания. Такое разнообразие возникает в результате генетических мутаций и поддерживается естественным отбором, так как разные формы могут быть лучше приспособлены к разным условиям.

Примеры:
- Генетический полиморфизм: Наличие нескольких аллелей одного гена в популяции. Классическим примером являются группы крови человека (система AB0). Ген, отвечающий за группу крови, имеет три аллеля ($I^A$, $I^B$, $i$), комбинации которых определяют четыре фенотипа (группы крови): O (I), A (II), B (III) и AB (IV).
- Половой диморфизм: Явные анатомические различия между самцами и самками одного вида, не связанные напрямую с репродуктивными органами. Например, у павлинов самец обладает ярким, пышным хвостом для привлечения самок, в то время как самка имеет скромное, маскирующее оперение.
- Сезонный полиморфизм: Изменение внешнего вида организма в зависимости от сезона. Например, бабочка пестрокрыльница изменчивая (Araschnia levana) имеет две формы: весеннюю (оранжевую с черными пятнами) и летнюю (черную с белыми полосами), развитие которых зависит от длины светового дня и температуры во время стадии гусеницы.

Ответ: В биологии свойство полиморфизма проявляется в виде генетического, полового и сезонного разнообразия форм внутри одного вида, что обусловлено генетическими факторами и влиянием окружающей среды. Примерами служат группы крови у человека, различия во внешнем виде самцов и самок павлинов, а также сезонные формы бабочек.

Химия и материаловедение

В химии, кристаллографии и материаловедении полиморфизмом называют способность вещества существовать в различных кристаллических структурах, называемых полиморфными модификациями. Эти модификации имеют одинаковый химический состав, но разное строение кристаллической решетки и, как следствие, разные физические свойства (твердость, плотность, температура плавления, растворимость).

Примеры:
- Углерод (C): Существует в виде нескольких полиморфных модификаций, наиболее известные из которых — алмаз и графит. В алмазе атомы углерода образуют прочную тетраэдрическую структуру, что делает его самым твердым природным минералом. В графите атомы образуют плоские слои, которые легко скользят друг относительно друга, что обуславливает его мягкость и использование в качестве смазки или грифеля карандаша.
- Диоксид кремния ($SiO_2$): Может существовать в виде множества модификаций, таких как кварц, тридимит, кристобалит, каждая из которых стабильна в своем диапазоне температур и давлений.
- Лекарственные препараты: Полиморфизм крайне важен в фармацевтике. Разные полиморфные формы одного и того же действующего вещества могут иметь разную биодоступность и стабильность. Например, препарат ритонавир изначально выпускался в менее стабильной, но хорошо растворимой форме. Позже спонтанно образовалась более стабильная, но почти нерастворимая полиморфная форма, что привело к снижению эффективности лекарства и его временному изъятию с рынка.

Ответ: В химии и материаловедении полиморфизм — это существование одного и того же вещества в виде различных кристаллических структур с разными физическими свойствами. Примерами являются алмаз и графит (модификации углерода), различные формы кварца (диоксид кремния) и разные кристаллические формы лекарственных веществ.

Информатика и программирование

В объектно-ориентированном программировании (ООП) полиморфизм — один из трех ключевых принципов (наряду с инкапсуляцией и наследованием). Он позволяет использовать единый интерфейс для объектов разных классов. Это означает, что один и тот же код (например, вызов метода) может вести себя по-разному в зависимости от того, объект какого класса его выполняет.

Примеры:
- Полиморфизм подтипов (наследование): Создается базовый класс, например, «Фигура» с методом «нарисовать()». От него наследуются классы «Круг», «Квадрат», «Треугольник», каждый из которых по-своему реализует метод «нарисовать()». Затем можно создать массив объектов типа «Фигура», поместить в него объекты-круги, квадраты и треугольники и в цикле для каждого элемента вызвать метод «нарисовать()». Будет вызван правильный метод для каждого конкретного объекта, и на экране появятся разные фигуры.
- Ad-hoc полиморфизм (перегрузка): Возможность существования нескольких функций с одинаковым именем, но разным набором параметров (типом или количеством). Например, в языке программирования можно определить функцию print(int x) для вывода целого числа и функцию print(string s) для вывода строки. Компилятор сам выберет нужную версию в зависимости от типа переданного аргумента. Аналогично, оператор «+» может означать сложение для чисел ($5 + 3$) и конкатенацию (соединение) для строк (`"hello" + "world"`).

Ответ: В информатике полиморфизм — это принцип ООП, позволяющий обрабатывать объекты разных классов через общий интерфейс. Примерами служат вызов одного и того же метода (например, «нарисовать») для разных геометрических фигур (круг, квадрат), каждая из которых рисуется по-своему, или использование оператора «+» как для сложения чисел, так и для объединения строк.