Страница 23 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

1. Какое значение имеет физика для развития техники? Покажите это на примерах.

Какое значение имеет физика для развития техники? Покажите это на примерах.

Физика имеет первостепенное значение для развития техники, поскольку она является теоретическим фундаментом для всех инженерных наук. Физика изучает фундаментальные законы и принципы, управляющие материей, энергией, пространством и временем. Техника, в свою очередь, представляет собой практическое применение этих знаний для создания машин, приборов, материалов и технологических процессов, которые служат потребностям человека.

Связь между физическими открытиями и технологическим прогрессом можно проиллюстрировать множеством примеров:

Классическая механика: Законы движения и закон всемирного тяготения, сформулированные Исааком Ньютоном, лежат в основе проектирования большинства механических систем. Это касается строительства зданий и мостов, создания автомобилей, самолётов, кораблей. Расчёты траекторий полёта снарядов и космических аппаратов также базируются на этих законах.

Термодинамика: Изучение законов превращения теплоты в работу и обратно привело к созданию паровых машин, что дало старт промышленной революции. На тех же принципах работают двигатели внутреннего сгорания в автомобилях, газовые турбины на электростанциях и в самолётах, а также холодильники и системы кондиционирования.

Электромагнетизм: Открытия Майкла Фарадея (электромагнитная индукция) и Джеймса Максвелла (уравнения электромагнитного поля) стали основой для всей современной электротехники и радиоэлектроники. Благодаря им были созданы электродвигатели, генераторы, трансформаторы, а позже — радио, телевидение, радары, мобильная связь и интернет.

Квантовая физика: Понимание мира на уровне атомов и элементарных частиц привело к технологическому прорыву в XX-XXI веках. На основе квантовой механики были созданы полупроводниковые транзисторы — основа всей современной микроэлектроники (компьютеры, смартфоны). Лазеры, атомные часы, магнитно-резонансная томография (МРТ) в медицине и атомная энергетика — всё это плоды открытий в квантовой физике.

Таким образом, каждое крупное физическое открытие рано или поздно находит своё воплощение в новых технологиях, двигая вперёд цивилизацию.

Ответ: Физика является научной основой для техники, предоставляя фундаментальные законы и принципы, которые инженеры используют для разработки и создания новых устройств, машин и технологий. Примерами являются: создание двигателей на основе законов термодинамики, развитие электроники благодаря пониманию электромагнетизма и создание лазеров и транзисторов на основе открытий квантовой физики.

2. Назовите известные вам имена учёных. Какие открытия они сделали?

История физики богата именами выдающихся учёных, чьи открытия кардинально изменили наше понимание мира и технологические возможности.

Исаак Ньютон (1643–1727): Английский физик, математик и астроном. Сформулировал три фундаментальных закона движения и закон всемирного тяготения, которые легли в основу классической механики. Его работы позволили с высокой точностью описывать и предсказывать движение как земных, так и небесных тел.

Майкл Фарадей (1791–1867): Английский физик-экспериментатор. Открыл явление электромагнитной индукции — возникновение электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока через него. Это открытие легло в основу создания электрогенераторов и электродвигателей.

Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879): Шотландский физик и математик. Создал единую теорию электромагнетизма, выраженную системой из четырёх уравнений (уравнения Максвелла). Он теоретически доказал, что свет является электромагнитной волной, и предсказал существование других видов электромагнитных волн, что стало основой для радиосвязи.

Альберт Эйнштейн (1879–1955): Немецкий и американский физик-теоретик, один из основателей современной физики. Создатель специальной и общей теории относительности. Вывел знаменитую формулу эквивалентности массы и энергии $E=mc^2$, лежащую в основе использования атомной энергии. Объяснил природу фотоэффекта, заложив основы квантовой теории света.

Мария Склодовская-Кюри (1867–1934): Польская и французская учёная-экспериментатор. Является одним из основоположников учения о радиоактивности. Совместно с мужем Пьером Кюри открыла элементы радий и полоний. Её исследования заложили фундамент для развития ядерной физики и её медицинских применений (лучевая терапия).

Константин Циолковский (1857–1935): Русский и советский учёный, основоположник теоретической космонавтики. Вывел уравнение движения ракеты (формула Циолковского), обосновал необходимость использования многоступенчатых ракет для межпланетных полётов и разработал ключевые концепции для освоения космоса.

Ответ: Известные учёные и их ключевые открытия: Исаак Ньютон (законы механики и закон всемирного тяготения), Майкл Фарадей (явление электромагнитной индукции), Джеймс Максвелл (теория электромагнитного поля), Альберт Эйнштейн (теория относительности, формула $E=mc^2$), Мария Склодовская-Кюри (исследования радиоактивности, открытие радия и полония), Константин Циолковский (теоретические основы космонавтики).

2. Назовите известные вам имена учёных. Какие открытия ими были сделаны?

Какое значение имеет физика для развития техники? Поясните это на примерах.

Физика является фундаментальной наукой, которая лежит в основе практически всех современных технологий. Она изучает основные законы природы, а инженеры и изобретатели применяют эти законы для создания новых устройств, машин и систем, которые кардинально меняют нашу жизнь. Без физических открытий был бы невозможен технологический прогресс, который мы наблюдаем.

Вот несколько примеров, иллюстрирующих эту связь:

• Электромагнетизм: Открытия в этой области, сделанные такими учеными, как Майкл Фарадей и Джеймс Клерк Максвелл, стали основой всей электротехники и электроники. Благодаря пониманию электромагнитных явлений были созданы электродвигатели, генераторы, трансформаторы, а также технологии беспроводной связи — радио, телевидение, мобильные телефоны и Wi-Fi. Вся современная энергетическая система основана на принципах электромагнитной индукции.
• Термодинамика: Изучение законов тепла и энергии привело к созданию паровой машины, которая дала толчок Промышленной революции. На принципах термодинамики работают двигатели внутреннего сгорания в автомобилях и самолетах, а также холодильники и системы кондиционирования воздуха.
• Классическая механика: Законы движения и закон всемирного тяготения, сформулированные Исааком Ньютоном, являются краеугольным камнем для инженерии. Они используются при проектировании зданий и мостов, расчете траекторий транспортных средств (от автомобилей до космических кораблей) и создании любых механических систем.
• Квантовая механика и физика твердого тела: Эта область физики, появившаяся в XX веке, объяснила поведение материалов на атомном уровне. Это позволило создать полупроводниковые приборы, в первую очередь транзистор. Транзисторы стали основой для интегральных схем (микрочипов), что привело к компьютерной революции, созданию смартфонов, лазеров, светодиодов (LED) и многих других современных устройств.
• Ядерная физика: Исследования строения атомного ядра позволили человечеству освоить ядерную энергию. Это привело к строительству атомных электростанций, которые производят значительную часть мировой электроэнергии, а также к разработке методов лучевой терапии для лечения онкологических заболеваний и диагностических инструментов, таких как МРТ и ПЭТ.

Ответ: Физика имеет первостепенное значение для развития техники, так как она предоставляет фундаментальные знания о законах природы, которые инженеры используют для создания технологий. Примерами служат электротехника (основана на электромагнетизме), двигатели (термодинамика), компьютеры (квантовая механика) и космические полеты (классическая механика).

2. Назовите известные вам имена учёных. Какие открытия ими были сделаны?

Существует множество великих ученых, чьи открытия изменили мир. Вот некоторые из них:

• Исаак Ньютон (1643–1727): Английский физик, математик и астроном.
  • Сформулировал три закона механики, ставшие основой классической механики.
  • Открыл закон всемирного тяготения, объяснивший движение планет и падение тел на Землю.
  • Провел важные эксперименты в оптике, доказав, что белый свет состоит из спектра цветов.
• Альберт Эйнштейн (1879–1955): Физик-теоретик, один из основателей современной теоретической физики.
  • Создал Специальную и Общую теории относительности, которые изменили представления о пространстве, времени и гравитации.
  • Вывел знаменитую формулу эквивалентности массы и энергии $E=mc^2$.
  • Объяснил явление фотоэффекта, заложив основы квантовой теории (за это получил Нобелевскую премию по физике в 1921 году).
• Майкл Фарадей (1791–1867): Английский физик-экспериментатор.
  • Открыл явление электромагнитной индукции, на котором основана работа всех современных электрогенераторов и трансформаторов.
  • Создал первую модель электродвигателя.
  • Ввел в физику понятия электрического и магнитного полей.
• Мария Склодовская-Кюри (1867–1934): Польский и французский физик, химик, педагог.
  • Является одним из основоположников учения о радиоактивности.
  • Совместно с мужем Пьером Кюри открыла два новых химических элемента: радий и полоний.
  • Стала первым человеком, получившим две Нобелевские премии в двух разных научных дисциплинах: по физике (1903) и по химии (1911).

Ответ: Среди известных учёных можно назвать Исаака Ньютона (открыл законы механики и всемирного тяготения), Альберта Эйнштейна (создал теорию относительности), Майкла Фарадея (открыл электромагнитную индукцию) и Марию Склодовскую-Кюри (исследовала радиоактивность, открыла радий и полоний).

3. Приведите примеры влияния развития техники на общество.

Развитие техники, основанное на физических открытиях, оказывает глубокое и всестороннее влияние на все аспекты жизни общества. Технологический прогресс меняет способы, которыми мы работаем, общаемся, лечимся и проводим досуг.

Примеры такого влияния:

• Коммуникации: Изобретение телефона, радио, а затем интернета и смартфонов коренным образом изменило общение. Информация теперь передается мгновенно по всему миру, что влияет на бизнес, политику, образование и личные отношения. Глобализация стала возможной во многом благодаря современным средствам связи.
• Транспорт: Появление паровозов, автомобилей и самолетов сделало мир «меньше». Люди получили возможность быстро путешествовать на большие расстояния. Это способствовало развитию мировой торговли, туризма, культурного обмена и миграции населения.
• Медицина: Технологии, созданные на основе физики, спасают миллионы жизней. Рентгеновские аппараты, магнитно-резонансная томография (МРТ), ультразвуковая диагностика (УЗИ), лазерная хирургия и лучевая терапия для борьбы с раком — все это примеры высокотехнологичной медицины, которая значительно увеличила продолжительность и качество жизни.
• Быт и досуг: Появление бытовой техники (холодильников, стиральных машин, микроволновых печей) освободило людей от значительной части домашнего труда. Компьютеры, интернет и телевидение предоставили неограниченный доступ к информации, образованию и развлечениям, изменив структуру свободного времени.
• Промышленность и труд: Автоматизация и роботизация производственных процессов (например, сборочные линии на автомобильных заводах) резко повысили производительность труда. Это изменило рынок труда: некоторые профессии исчезли, но появились новые, требующие высокой квалификации в области управления сложной техникой.

Ответ: Развитие техники кардинально изменило общество. Примерами являются: революция в общении благодаря интернету и смартфонам; глобализация за счет развития транспорта; увеличение продолжительности жизни благодаря медицинским технологиям (МРТ, УЗИ); изменение быта и досуга с появлением бытовой техники и компьютеров; трансформация рынка труда из-за автоматизации производства.

3. Приведите примеры влияния развития техники на развитие науки.

Развитие техники и науки тесно взаимосвязаны и образуют цикл, в котором прогресс в одной области стимулирует прогресс в другой. Техника, являясь практическим применением научных знаний, в свою очередь предоставляет науке новые инструменты и методы исследования, что позволяет делать открытия, ранее невозможные. Ниже приведены конкретные примеры такого влияния.

Изобретение телескопа и революция в астрономии. До XVII века астрономические наблюдения велись невооруженным глазом. Создание телескопа (технологическое достижение) позволило Галилео Галилею обнаружить спутники Юпитера, фазы Венеры и горы на Луне. Эти наблюдения стали решающим доказательством в пользу гелиоцентрической системы мира Коперника и привели к фундаментальному перевороту в научном мировоззрении, положив начало современной астрономии.

Создание микроскопа и развитие биологии и медицины. Изобретение микроскопа открыло для ученых ранее невидимый микромир. Работы Антони ван Левенгука, впервые описавшего бактерий и простейших, были бы невозможны без этого прибора. Это технологическое новшество заложило основу для развития клеточной теории, а позже — микробиологии и иммунологии. Открытия Луи Пастера и Роберта Коха, установившие микробную природу многих заболеваний, напрямую зависели от возможности наблюдать микроорганизмы.

Разработка паровой машины и становление термодинамики. Потребность в повышении эффективности паровых двигателей в эпоху промышленной революции стимулировала изучение процессов превращения теплоты в механическую работу. Это привело к возникновению и развитию нового раздела физики — термодинамики. Работы Сади Карно, Джеймса Джоуля и Рудольфа Клаузиуса, сформулировавших основные законы термодинамики, были во многом мотивированы практическими задачами, поставленными развивающейся техникой.

Появление ускорителей частиц и прорывы в физике элементарных частиц. Для изучения строения материи на субатомном уровне требуются колоссальные энергии. Создание сложнейших технологических установок, таких как циклотроны и синхротроны (например, Большой адронный коллайдер), позволило физикам проводить эксперименты по столкновению частиц. Это привело к открытию множества новых элементарных частиц и подтверждению Стандартной модели. Открытие бозона Хиггса в 2012 году — яркий пример того, как передовая технология позволяет проверить и подтвердить фундаментальные научные теории.

Компьютерные технологии и вычислительная наука. Развитие компьютеров произвело революцию практически во всех научных дисциплинах. Сложные математические расчеты, моделирование физических, химических и биологических процессов стали обыденной практикой. Появились целые новые научные направления: вычислительная химия, биоинформатика (например, расшифровка генома человека), климатическое моделирование. Компьютеры позволяют ученым проверять гипотезы и исследовать явления, недоступные для прямого эксперимента, например, процессы внутри звезд или формирование галактик.

Ответ: Развитие техники оказывает прямое и мощное влияние на развитие науки, предоставляя новые инструменты для наблюдений и экспериментов, ставя новые исследовательские задачи и позволяя обрабатывать огромные объемы данных. Примерами такого влияния служат: изобретение телескопа, приведшее к революции в астрономии; создание микроскопа, позволившее открыть мир микроорганизмов и развить клеточную теорию; разработка паровой машины, стимулировавшая становление термодинамики; создание ускорителей частиц для исследований в области физики элементарных частиц; развитие компьютерной техники, сделавшее возможным моделирование сложных систем и появление вычислительной науки.

1. Используя Интернет, соберите информацию по теме «Роль учёных нашей страны в изучении космоса». Выполненную работу оформите как презентацию.

Ниже представлена собранная и структурированная информация по теме «Роль учёных нашей страны в изучении космоса», предназначенная для создания презентации.

Слайд 1: Титульный лист

Роль учёных нашей страны в изучении космоса

Презентация о фундаментальном вкладе советских и российских учёных в освоение космического пространства.

Слайд 2: Основоположник теоретической космонавтики

Константин Эдуардович Циолковский (1857–1935)

Гениальный учёный-самоучка, заложивший теоретические основы космических полётов. Его по праву считают «отцом космонавтики».

• Обосновал необходимость использования ракет для полётов в космос.
• Вывел «формулу Циолковского», являющуюся основой для всех ракетных расчётов: $ \Delta V = I \cdot \ln\left(\frac{M_0}{M_1}\right) $, где $ \Delta V $ — приращение скорости ракеты, $ I $ — удельный импульс двигателя, $ M_0 $ — стартовая масса ракеты, $ M_1 $ — конечная масса ракеты.
• Предложил использовать многоступенчатые ракеты и жидкое ракетное топливо (жидкий кислород и водород) для повышения эффективности.
• Разработал идеи орбитальных станций, скафандров для выхода в открытый космос и освоения других планет.

Слайд 3: Главный конструктор

Сергей Павлович Королёв (1906–1966)

Выдающийся инженер и организатор, под чьим руководством Советский Союз стал лидером в «космической гонке». Его имя было засекречено, и в документах он фигурировал как «Главный конструктор».

Ключевые достижения под руководством С. П. Королёва:

• Создание первой в мире межконтинентальной баллистической ракеты Р-7, на базе которой были созданы ракеты-носители «Спутник» и «Восток».
• Запуск первого искусственного спутника Земли («Спутник-1») 4 октября 1957 года, положивший начало космической эре.
• Осуществление первого в истории полёта человека в космос — Юрия Алексеевича Гагарина на корабле «Восток-1» 12 апреля 1961 года.
• Руководство созданием пилотируемых кораблей «Восток» и «Восход», первых автоматических межпланетных станций к Луне, Венере и Марсу.

Слайд 4: «Главный теоретик» и «Мастер двигателей»

Мстислав Всеволодович Келдыш (1911–1978)

Математик, президент Академии Наук СССР, известный как «главный теоретик космонавтики». Он осуществлял научное руководство космической программой, отвечая за сложнейшие расчёты траекторий полёта, теплообмена и систем управления.

Валентин Петрович Глушко (1908–1989)

Основоположник отечественного жидкостного ракетного двигателестроения. Его конструкторское бюро создало самые мощные и надёжные двигатели для большинства советских ракет, включая знаменитую «семёрку» Королёва и носитель «Протон».

Слайд 5: Другие пионеры космоса

Вклад в освоение космоса внесли многие другие выдающиеся умы:

• Фридрих Артурович Цандер (1887–1933): Один из первых энтузиастов и изобретателей в области ракетной техники. Автор знаменитого девиза «Вперёд, на Марс!».
• Юрий Васильевич Кондратюк (А. И. Шаргей) (1897–1942): Учёный-самоучка, который независимо от других рассчитал оптимальную траекторию полёта к Луне. Его идея «лунной орбитальной встречи» (LOR) была использована NASA в программе «Аполлон».
• Михаил Клавдиевич Тихонравов (1900–1974): Соратник Королёва, сыгравший ключевую роль в проектировании первого спутника, пилотируемых кораблей и автоматических станций.

Слайд 6: Наследие: исторические «первые»

Благодаря гению и самоотверженному труду советских учёных и инженеров были достигнуты эпохальные свершения:

• 1957 — Первый искусственный спутник Земли («Спутник-1»).
• 1961 — Первый человек в космосе (Юрий Гагарин).
• 1963 — Первая женщина в космосе (Валентина Терешкова).
• 1965 — Первый выход в открытый космос (Алексей Леонов).
• 1966 — Первая мягкая посадка аппарата на Луну («Луна-9»).
• 1970 — Первая доставка лунного грунта на Землю автоматом («Луна-16»).
• 1970 — Первая мягкая посадка аппарата на другую планету (Венера, «Венера-7»).
• 1971 — Запуск первой в мире орбитальной станции («Салют-1»).

Слайд 7: Вклад современной России

Россия продолжает играть ведущую роль в освоении космоса:

• Международная космическая станция (МКС): Россия является ключевым участником проекта. Модули «Заря» и «Звезда» стали основой станции. Корабли «Союз» десятилетиями были главным средством доставки экипажей.
• ГЛОНАСС: Создание и поддержка глобальной навигационной спутниковой системы.
• Научные программы: Реализация уникальных проектов, таких как космическая обсерватория «Спектр-РГ».
• Развитие технологий: Создание новых ракет-носителей «Ангара» и разработка перспективных космических аппаратов.

Слайд 8: Заключение

Вклад учёных нашей страны в освоение космоса носит фундаментальный характер. Их идеи и достижения не только обеспечили лидерство СССР в космосе на начальном этапе, но и заложили основу для всей современной мировой космонавтики. Сегодня Россия, опираясь на это великое наследие, продолжает быть одной из главных движущих сил в изучении Вселенной, активно участвуя в международном сотрудничестве.

Ответ: Информация по теме «Роль учёных нашей страны в изучении космоса» собрана и представлена в виде структуры для презентации. В материале освещены ключевые фигуры, такие как К. Э. Циолковский, С. П. Королёв, М. В. Келдыш, В. П. Глушко, их фундаментальный вклад в теоретическую и практическую космонавтику, а также перечислены важнейшие достижения советской космической программы и современный вклад России в освоение космоса.