Дослідження на уроці фізики "Визначення щільності твердого тіла. Чи є всередині тіла повітряна порожнина чи ущільнення?" (7-й клас)

Вступ

У моїй практиці викладання фізики найбільш вдалим, на мою думку, є приклади уроків, у яких дітям доводиться самим побувати в ролі дослідника, розмірковувати, припускати, фантазувати і потім перевіряти свої ідеї. Важливою перевагою природничих наукі, зокрема, фізики, є можливість експериментальної перевірки та застосування отриманих знань. У роботі пропонується проблемне завдання, в результаті якого вводиться нове поняття – щільність тіла. Потім учні застосовують поняття щільності тіла на вирішення практичних завдань.

Ціль:вивчення та первинне закріплення нових знань.
Учні вивчать нову фізичну величину, визначать густину твердого тілана практиці. Учні будуть застосовувати поняття щільності для вирішення простих та проблемних завдань.

(Тема розрахована на два уроки по 45 хвилин)

Урок 1.

Цар Гієрон (250 років до н.е.) доручив майстру виготовити корону з одного злитка чистого золота. (Додаток 1)
Вам доручили перевірити чесність майстра, який виготовив золоту корону. У вашому розпорядженні корона і злиток золота, такий самий, який був виданий майстру. Як дізнатися, чи не замінив майстер частину золота дешевим металом, наприклад, залізом або міддю?
Які фізичні величини треба виміряти, щоб відповісти на запитання:

Більшість дітей відразу здогадуються, що треба порівняти маси корони та зливка, наприклад, за допомогою важелів. Швидше за все, навіть якщо майстер схитрував, то замість золота доданий інший метал і маса корони співпадатиме з масою виданого зливка. Що ще треба перевірити? Тут допоможе наступна підказка: на ваги важеля покласти два тіла однакової маси і бажано форми, але з різного матеріалу(наприклад, сталевий та алюмінієвий циліндри). Діти бачать, що другий величиною порівняння є обсяг.
Робимо висновок: якщо не тільки маси, а й об'єм корони та об'єм зливка збігаються, то майстер чесно виконав роботу.
Обговорюємо вимірювання об'єму тіл складної формиі розповідаємо про Архімеда та його відкриття.

А тепер ускладнимо завдання! Як же бути, якщо вже немає такого ж зливка, як той, з якого була виготовлена корона, а цар не здогадався заздалегідь виміряти його масу і обсяг? Тепер у Вашому розпорядженні корона та невеликий зливок чистого золота (або, наприклад, монета), як відповісти на те саме питання:

ЧИ Є ПРИМІСТИ ІНШИХ МЕТАЛІВ У ЗОЛОТІЙ КОРОНІ?

Підказка:

Існує фізична величина, Що характеризує речовину, з якої складаються різні тіла Ця величина є однаковою для всіх предметів з однієї й тієї ж речовини. Наприклад, для золотого зливка, корони, монети, кільця чи ланцюжка.

ЯКА ЦЕ ВЕЛИЧИНА?

Як підказка можна запропонувати скласти таку величину з уже названих дітьми маси та обсягу тіл. У деяких випадках корисно розглянути все можливі комбінаціїз використанням операцій складання, віднімання, множення, поділу. Таким чином, розглядаємо безглуздість варіантів m-V m+V. Варіант mхV не підходить, оскільки дана величинадля корони буде більше, ніж монетки. Залишаються правильні варіанти m:V і V:m, один із цих варіантів і отримав назву - щільність.

Щільність - це фізична величина, що дорівнює відношенню маси тіла до його об'єму.

Щільність твердих тіл (г/см3 або 1000 кг/м3)

Алюміній
Береза (суха)
			Пісок (сухий)

Дуб (сухий)
Ялина (суха)
Залізо, сталь
			Сосна (суха)

Щільність золота r = 19,3 г/см³, тобто в одному кубічному сантиметріміститься 19,3 г даної речовини.

Щільність показує, чому дорівнює маса одиниці об'єму цієї речовини.

Робота з таблицею дозволяє обговорити кількісно, які матеріали найбільш щільні, менш щільні. У підручниках та задачниках зазвичай є щільності рідин та газів. Для запам'ятовування найважливішим є щільність чистої води 1 г/см³ або 1000 кг/м³. щільність льоду менше щільності води, що є однією з дивовижних властивостей води, що визначила частково вигляд нашої планети і можливість виживання мешканців водойм в зимовий час.

Як використовувати наявний довідковий матеріал?

Для відпрацювання знань про щільність твердих тіл пропонується практична робота з набором тіл однакового обсягу, але різної маси. Виконуючи її, хлопці визначають густину тіла, знаходять по таблиці найближче до отриманої величини значення і таким чином визначають з якої речовини зроблено тіло.
Перше тіло можна видати всім однакове і разом із класом розібрати визначення речовини, заповнивши перший рядок таблиці.
Потім видаються інші тіла та діти, працюючи в парах, визначають назви речовин.

Практична робота "Визначення щільності речовини твердого тіла"

Мета роботи: навчитися визначати щільність твердого тіла та користуючись довідковими даними з'ясувати речовину, з якої вона виготовлена.

Прилади та матеріали: лінійка (штангенциркуль), ваги, калькулятор, набір тіл однакового об'єму, виготовлених із різних речовин.

Виміряйте розміри тіла, обчисліть його об'єм (не забувайте писати розмірність величин).
Виміряйте масу тіла на терезах. Результати запишіть до таблиці.
Розрахуйте щільність тіла за формулою

4. Користуючись довідковими даними, визначте речовину, з якої складається тіло, та внесіть до таблиці її щільність та назву.

Маса тіла m, г	Об'єм тіла V, см³	Щільність речовини , г/см³	Г/см³ (З довідника)	Назва речовини

Висновок.
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Наприкінці уроку дається назва речовини кожному за тіла (велико надруковану таблицю розміщуємо на дошці) і діти проводять взаємну оцінку, обмінявшись робочими листами. Обговорюємо, чому є невелика відмінність знайдених густин від табличних значень(Похибка визначення обсягу, маси тіла; вплив температури тіла на щільність).

Урок 2

Дослідницька робота. «Визначення густини твердого тіла. Чи є всередині тіла повітряна порожнина чи ущільнення?

Для цієї роботи кожній групі (парі учнів) видається два тіла. Одне з тіл є «еталонним», тобто воно не має повітряної порожнини, ні ущільнення. Саме порівнюючи щільність другого тіла з «еталонним», учні відповідають на поставлене запитання.

Мета роботи:___________________________________________________________
_______________________________________________________________________
Прилади та матеріали: __________________________________________________
_______________________________________________________________________
Гіпотеза: ______________________________________________________________
_______________________________________________________________________

Для двох тіл виконайте такі дії та заповніть таблицю.

1. Виміряйте масу тіла на терезах.
2. Виміряйте розміри тіла, обчисліть його об'єм.
3. Розрахуйте щільність тіла

Зробіть висновок та поясніть його на основі отриманих даних:
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Висновок.

Таблиці.

Оцінка та самооцінка дослідження.

Тілами для цієї роботи є бруски прямокутної формиіз різних порід деревини. Кожна група досліджує два тіла з однієї деревини: одне – «еталон», інше – досліджуване. В останньому тілі необхідно висвердлити отвір великого діаметру та обклеїти картоном так, щоб грані залишалися гладкими. Деякі порожнини заповнюємо металевими шайбами (можна монетами) та тіло також обклеюємо картоном. Таким чином, результати вимірювань та відповідь на запитання у кожної групи буде своєю, що дозволить якісно перевірити засвоєння теми. При цьому розміри брусків бажано вибрати помітно різними один від одного, тоді гіпотеза про те, що ж в тілі, що досліджується, порожнину або ущільнення, стає просто припущенням. Обов'язково попередьте дітей, що оцінка не знижується, якщо припущення не підтвердилося. Важливо те, що діти вчаться порівнювати результати вимірів та обчислень із початковим припущенням.

Наприкінці роботи, учні можуть написати свої коментарі та запропонувати варіанти подальшого дослідженнятеми. Комусь здасться цікавим перейти до вивчення густини рідин (наприклад, різних напоїв), для когось варіантом продовження роботи може бути вимірювання густини тіл складної форми.

Наприкінці уроку записуються три варіанти формул, що зв'язують три величини: масу, об'єм та щільність тіла.

Домашнє завдання складається з кількох типових завданьза розрахунком маси та об'єму тіла за його щільністю.
Творче завдання: скласти «завдання з життя» для однокласників, при вирішенні яких буде використано записані формули.
(наприклад, знайти масу води в акваріумі об'ємом 50 літрів; знайти масу льоду, який можна вмістити в морозильну камеру об'ємом 20 літрів; принести упаковку морозива, на якій вказано масу та об'єм, відповідно знайти щільність; завдання на визначення матеріалів, які можна перевезти в автомобілі з відомим об'ємом кузова (або багажника) та вантажопідйомністю).

Фізика

Цілі:

розглянути поняття "рух" як інформаційний об'єкт.
познайомити учнів із основними типами руху тварин; показати еволюційний напрямок у зміні способів руху;
сформувати уявлення про порожнину тіла, її види та значення, про еволюційний напрям у зміні типу порожнин тіла тварин; повторити поняття рівномірно та нерівномірного руху"Руху";
формувати навички дослідницької роботи.

Обладнання:таблиці із зображеннями різних груп тварин, комп'ютер, мультимедійний проектор, презентації, натуральні об'єкти.

Тип уроку:вивчення нового матеріалу

Хід уроку

I. Організація початку уроку

ІІ. Вивчення нового матеріалу

1. Актуалізація знань

(вчитель інформатики)

Рух – це основа всього живого землі.

Також рух, як не дивно, є однією з основ інформаційних процесах. Яскравим прикладом значимості руху на інформатиці, а інформатика як відомо- це наука вивчає інформаційні процеси, є формування анімації з допомогою інформаційних технологій. Наприклад, створення презентації в програмному середовищі Power Point, ґрунтується на анімуванні слайдів-сторінок і об'єктів, що містяться в ній: текст, картинки, схеми і т.д. Анімація – це об'єкти, наведені в рухіз використанням програмних засобів. Подивіться, як можна цікаво представити інформацію, використовуючи можливість програми наводити об'єкти в рух. Додаток №1. Якщо ви звернули увагу на рух наведено не тільки появу слайда, але й об'єкти на ньому. Додаток №2.

Також на основі руху ґрунтуються правила створення анімованих малюнків, наприклад, у програмі Macromedia Flah.

Додаток №3.

Додаток №4.

Така динаміка об'єкта можлива завдяки різним видам руху, які можуть надати нам програмний засіб (наприклад, Macromedia Flah). Знаючи різні способи рухуі пересування, вчені виробляють комп'ютерні моделі і проводять дослідження не так на живих організмах, але в їх комп'ютерної моделі. Фізики досліджують фізичні процеси на моделях, що побудовані на основі руху.

(Вчитель фізики)

Людина живе у світі різних рухів. Згадаймо

що називається механічним рухом?
чому потрібно вказувати, щодо яких тіл рухається тіло?
що таке траєкторія руху?
що називають шляхом, пройденим тілом?
який рух називають рівномірним, нерівномірним? Наведіть приклади.
як визначити шлях, пройдений тілом при рівномірному русіякщо відомі швидкість і час? За нерівномірного?
назвіть основні одиниці вимірювання швидкостічасу, пройденого шляху.

2) складання опорного конспектуза повторенням.

3) розв'язання задачі: визначте швидкість змії, якщо за 15 хв вона проповзає 2 км.

(Вчитель біології)

Світ живої природи перебуває у безперервному русі. Рухаються стада чи зграї тварин, окремі організми, рухаються бактерії та найпростіші у краплі води. Рослини повертають своє листя до сонця, все живе росте. Способи руху за мільярди років пройшли довгий шлях еволюції

2. Теоретичний матеріал

(Вчитель біології)

Рух - один з основних властивостейживих організмів. Незважаючи на різноманіття існуючих активних способів пересування, їх можна розділити на 3 основних типи: Додаток № 6 (Презентація супроводжує пояснення нового матеріалу)

Амобоїдний рух.
Рухи за допомогою джгутиків та вій.
Рух за допомогою м'язів

I. Типи міграції тварин.

1. Амебоїдний рух

Амебоїдний рухвластиво корененіжкам та деяким окремим клітинам багатоклітинних тварин (наприклад - лейкоцитам крові). Поки що у біологів немає єдиної думки про те, що є причиною амебоїдного руху. У клітини утворюються вирости цитоплазми, число та величина яких постійно змінюються, як змінюється і форма самої клітини

2. Рухи за допомогою джгутиків та вій.

Рухи за допомогою джгутиків і вій характерно не тільки для джгутиконосців та інфузорій, він притаманний деяким багатоклітинним тваринам та їх личинкам. У високоорганізованих тварин клітини, що мають джгутики або вії, зустрічаються в дихальній, травній, статевій системах.

Будова всіх джгутиків і вій практично однакова. Повертаючись чи змахуючи, джгутики та вії створюють рушійну силуі закручують тіло навколо власної осі. Збільшення числа вій прискорює пересування. Такий спосіб руху властивий зазвичай дрібним безхребетним тваринам, що мешкають у водному середовищі.

Але є ще більша група тварин. А як пересуваються вони?

3. Рух з допомогою м'язів.

Рух за допомогою м'язівздійснюється у багатоклітинних тварин. Характерно для безхребетних та хребетних тварин.

Будь-який рух – це дуже складна, але злагоджена діяльність великих групм'язів та біологічних, хімічних, фізичних процесівв організмі.

М'язи утворені м'язовою тканиною. Головна особливість м'язової тканини – здатність скорочуватися. За рахунок скорочення м'язів здійснюється рух.

У круглих хробаківПочергове скорочення поздовжніх м'язів викликає характерні вигини тіла. За рахунок цих рухів тіла черв'як рухається вперед.

Кільчасті черв'яки освоїли нові способи руху у зв'язку з тим, що в їх м'язах, крім поздовжніх м'язів, з'явилися поперечні м'язи. Почергово скорочуючи поперечні та поздовжні м'язи, черв'як, використовуючи щетинки на сегментах тіла, розсуває частинки ґрунту та рухається вперед.

П'явки освоїли рухи, що крокують, використовуючи для прикріплення присоски. У представників класу Гідроїдні пересування відбувається "кроками".

У круглих і кільчастих хробаків шкірно-м'язовий мішок взаємодіє із укладеною в ньому рідиною (гідроскелет).

Брюхоногі молюски рухаються завдяки хвиль скорочення, що пробігають по підошві ноги. Слиз, що рясно виділяється, полегшує ковзання і прискорює рух. Двостулкові молюски рухаються за допомогою м'язової ноги, а головоногі освоїли реактивний спосіб пересування, виштовхуючи воду з мантійної порожнини.

Членистоногих відрізняє зовнішній скелет.

Багато ракоподібних для пересування грунтом використовують ходильні ноги, а для плавання їм служить або хвостовий плавець, або плавальні ноги. Будь-який з цих способів пересування можливий за наявності добре розвиненої мускулатури та рухомого зчленування кінцівок з тулубом.

Павукоподібні пересуваються на ходильних ніжках, а дрібні павуки, що утворюють павутиння, можуть переміщатися за допомогою вітру.

Більшість членистоногих спеціальними органами пересування служать як ноги, а й (залежно від систематичної приналежності) інші утворення, наприклад крила у комах. У коників з низькою частотою биття крил м'язи прикріплюються до їх основ.

Риби

Вчитель фізики: поговоримо про плавання тіл з погляду фізики.

Які сили діють на тіло, що перебуває у рідині?
Який напрямок цих сил?
За якої умови тіло, що знаходиться в рідині, тоне, плаває, спливає?

Демонстраційний досвід з картоплею та солоною водою, що показує три умови плавання тіл.

Як залежить глибина занурення у рідину плаваючого тіла від його густини? (демонстраційний досвід з водою, соняшниковою олією та тілами)
різної щільності
Чому водні тварини не потребують міцних скелетів?
Яку роль риб грає плавальний міхур?
Як регулюють глибину занурення кити? Робота в групах: проведення дослідів нарізні умови

плавання тіл (з визначенням сили тяжіння та Архімедової сили)

Потужні м'язи йдуть уздовж тіла, по обидва боки хребта. Ці бічні м'язи не суцільні, а складаються з окремих пластинок м'язових відрізків, або сегментів, які йдуть один за одним і розділені між собою тонкими волокнистими прошарками (при варінні ці прошарки руйнуються, і тоді варене м'ясо легко розпадається на окремі сегменти). Число сегментів відповідає числу хребців. Коли у якомусь сегменті скорочуються відповідні м'язові волокна, вони тягнуть хребці у свій бік, і хребет згинається; якщо ж скорочуються м'язи на протилежному боці, то хребет згинається в інший бік. Таким чином, і скелет риби, і мускулатура, що його одягає, мають метамерну будову, тобто складаються з однорідних між собою частин, що повторюються, - хребців і м'язових сегментів. М'язи забезпечують рухи плавників, щелеп і зябрових кришок. У зв'язку з плаванням найбільш розвинені м'язи спини та хвоста.

Сильна мускулатура та твердий гнучкий хребет зумовлюють здатність риби до швидкого переміщення у воді.

Земноводні

порівняно з рибами у земноводних лише частина тулубової мускулатури зберігає сегментовану стрічкоподібну будову, розвиваються спеціалізовані м'язи. У жаби, наприклад, понад 350 м'язів. Найбільші та потужні з них пов'язані з вільними кінцівками.

Плазуни

Короткі кінцівки плазунів, розташовані з обох боків тулуба, не піднімають тіло високо над землею, і воно волочиться по землі.

Хвилясті згинання тіла - найпоширеніший спосіб повзання змій. Спокійно повзуча змія - дивовижно красиве видовище, що зачаровує. Здається, нічого не відбувається. Рухи майже непомітні. Тіло начебто нерухомо лежить і водночас швидко перетікає. Відчуття легкості пересування змії оманливе. У її напрочуд сильному тілі синхронно і розмірено працює безліч м'язів, які точно і плавно переносять тіло. Кожна точка тіла, що стикається із землею, по черзі виявляється у фазі то опори, то поштовху, то перенесення вперед. І так постійно: опора-поштовх-перенесення, опора-поштовх-перенесення... Чим довше тіло, тим більше вигинів і тим стрімкіший рух. Тому в ході еволюції тіло змій подовжувалося і подовжувалося. Число хребців у змій може досягати 435 (у людини, порівняння, всього 32-33).

Повзання змій може бути досить швидким. Однак навіть найшвидші змії рідко розвивають швидкість, що перевищує 8 км/год. Рекорд швидкості повзання – 16-19 км/год, і належить він чорній мамбі.

Існують ще прямолінійний, або гусеничний спосіб повзання, і переривчастий хід піском.

На суші рухи крокодила менш швидкі і спритні, ніж його рухи у воді, де він чудово плаває та пірнає. Його довгий і м'язистий хвіст здавлений з боків і служить гарним кермовим веслом, а пальці на задніх ногах пов'язані між собою плавальною перетинкою. Крім того, вода полегшує і вагу тіла цієї важкої тварини, одягненої шкіряним панцирем з рогових щитків і лусок, які розташовані поздовжніми та поперечними рядами.

Коли птах колібрі як би зупиняється (зависає) у повітрі біля квітки, її крила роблять 50-80 помахів на секунду.

Птахи

Найбільш розвинені (до 25% від маси птиці) м'язи, що рухають крилами. Найбільш розвинені у птахів великі грудні м'язи, що опускають крила, що становлять 50% маси всієї мускулатури. Піднімають крила підключичні м'язи, які також добре розвинені та розташовані під великими грудними. Сильно розвинені у птахів м'язи задніх кінцівок та шиї.

Ссавці

М'язова система ссавців досягає виняткового розвитку та складності, налічує кілька сотень м'язів. Найбільш розвинені м'язи кінцівок та тулуба, що пов'язано з характером пересування. Сильно розвинені м'язи нижньої щелепи, жувальні м'язи та діафрагма. Це куполоподібний м'яз, що відмежовує черевну порожнинувід грудної. Її роль полягає у зміні грудної порожнини, що пов'язано з актом дихання. Значно розвинена підшкірна мускулатура, що приводить у рух окремі ділянки шкіри. На обличчі вона представлена мімічною мускулатурою, особливо розвиненою у приматів.

3. Рух з допомогою м'язів.Лабораторну роботу на тему “Вивчення способу пересування тварин”, учні виконують з використанням 3-5 тварин із куточка живої природи, можна замінити демонстрацією)

4. Значення руху(Доповідь учня)

5. Порожнини тіла.(Оповідання вчителя біології)

Порожниною тіла безхребетних та хребетних тварин називають простір, розташований між стінками тіла та внутрішніми органами. Вперше порожнину тіла виникає у круглих хробаків. Порожнину тіла круглих хробаків називають первинної,вона заповнена порожнинною рідиною, яка не лише підтримує та зберігає форму тіла, але й виконує функцію транспортування поживних речовин в організмі, у ній також накопичуються непотрібні продукти життєдіяльності. Внутрішні органи круглих черв'яків вільно омиваються порожнинною рідиною.

Порожнина тіла кільчастих хробаків так само, як і у круглих, тягнеться від переднього кінця тіла до заднього. У кільчастих вона поділена поперечними перегородками на окремі сегменти, а кожен сегмент, своєю чергою, поділений ще на дві половини. У кожному сегменті є порожнина тіла, заповнена порожнинною рідиною, але на відміну від первинної вона відмежована від внутрішніх органів і стінок тіла оболонкою, що складається з шару епітеліальних клітин. Така порожнина, в якій травна, видільна, нервова, кровоносна системи та внутрішні стінки тіла не омиваються порожнинною рідиною та відокремлені від неї стінками, що складаються з одного шару епітеліальних клітин, називається вторинноїпорожниною тіла.

6. Порожнини тіла.(Оповідання вчителя біології)

Порожниною тіла безхребетних та хребетних тварин називають простір, розташований між стінками тіла та внутрішніми органами. Вперше порожнину тіла виникає у круглих хробаків. Порожнину тіла круглих черв'яків називають первинною, вона заповнена порожнинною рідиною, яка не тільки підтримує та зберігає форму тіла, а й виконує функцію транспортування поживних речовин в організмі, у ній також накопичуються непотрібні продукти життєдіяльності. Внутрішні органи круглих черв'яків вільно омиваються порожнинною рідиною.

У всіх хордових порожнина тіла вторинна. На відміну від кільчастих черв'яків вторинна порожнина тіла хордових не містить порожнинної рідини, і внутрішні органи вільно розташовуються в порожнині.

IV. Закріплення знань

1. Робота за картками та складання схеми.

1. Як можуть рухатись хребетні тварини? (Робота за схемою. Схема складається на дошці з використанням роздаткового матеріалу: картки із зображенням різних тварин: (Риби, Земноводні, Плазуни, Птахи, Ссавці).

Чому не можна стверджувати, що існує універсальний спосіб руху в будь-якому середовищі?

2. Фронтальна розмова.

1. Дайте пояснення, чому амебоїдний рух вважають "невигідним".

2. У чому переваги руху за допомогою вій і джгутиків у порівнянні з амебоїдним рухом

3. Які способи пересування тварин можуть використовуватися лише у водному середовищі, а які – у різних?

4. Чому не можна стверджувати, що існує універсальний спосіб руху в будь-якому середовищі?

V. Підсумок уроку

1. Рефлексія

Що нового ви дізналися на уроці? Які основні засоби пересування живих організмів ви запам'ятали? Чи знадобиться знання способів пересування в інформатиці? У фізиці? Наведіть приклади?

VI. Домашні завдання

Вивчити § 38, відповісти на запитання наприкінці параграфа.

Заповнення таблиці (з використанням додаткової літератури):

Систематичні групи, представники	Спосіб пересування
Клас Гідроїдні	Пересування кроками
Медуза – корнерот	Рух за рахунок скорочення м'язових волокон
Молочна планарія	Пересувається за допомогою вій
Великий ставок	Рух здійснюється скороченням мускулатури ноги – повзання плавне та повільне
Загін Черепахи	Повзає, плавають добре і спритно розтинаючи воду своїми ластам
Дикобраз поркупін	Завдяки довгим і гострим пазурам хоч і повільно і незграбно, але впевнено лазить по деревах
Кіт	Плаває швидко і спритно (ласти – широкі, товсті на передній частині опуклі, а на задній – сильно увігнуті, хвіст)

(Зразки таблиці роздати дітям на заздалегідь заготовлених картках)

Нові матеріали:

:: :: :: ::
Warning: file_get_contents(http://detishka.ru/sitemap/list1.php) [function.file-get-contents ]: failed to open stream: HTTP request failed! HTTP/1.1 404 Not Found in /home/u190093/сайт/www/sitemap/links-rand.php on line 22

Чи знаєте ви, у чому хибність поняття " фізичний вакуум"?

Фізичний вакуум - поняття релятивістської квантової фізики, під ним там розуміють нижчу (основне) енергетичний станквантованого поля, що володіє нульовим імпульсом, моментом імпульсу та іншими квантовими числами. Фізичним вакуумом релятивістські теоретики називають повністю позбавлене речовини простір, заповнений невимірюваним, отже, лише уявним полем. Такий стан на думку релятивістів не є абсолютною порожнечею, але простір, заповнений деякими фантомними (віртуальними) частинками. Релятивістська квантова теоріяполя стверджує, що, згідно з принципом невизначеності Гейзенберга, у фізичному вакуумі постійно народжуються і зникають віртуальні, тобто частки, що здаються (кому здаються?): відбуваються так звані нульові коливання полів. Віртуальні частки фізичного вакууму, а отже, він сам, за визначенням не мають системи відліку, тому що в іншому випадку порушувався б принцип відносності Ейнштейна, на якому ґрунтується теорія відносності (тобто стала б можливою абсолютна система вимірювання з відліком від частинок фізичного вакууму, що у свою чергу однозначно спростувало б принцип відносності, на якому побудована СТО). Таким чином, фізичний вакуум та його частинки не є елементами. фізичного світу, але лише елементи теорії відносності, які існують не в реальному світі, але лише в релятивістських формулах, порушуючи при цьому принцип причинності (виникають і зникають так), принцип об'єктивності (віртуальні частки можна вважати залежно від бажання теоретика або існуючими, або не існуючими), принцип фактичної вимірності (не спостерігаються, не мають своєї ІСО ).

Коли той чи інший фізик використовує поняття "фізичний вакуум", він або не розуміє абсурдності цього терміна, або лукавить, будучи прихованим або явним прихильником релятивістської ідеології.

Зрозуміти абсурдність цього поняття найлегше звернувшись до витоків його виникнення. Народжено воно було Полем Діраком у 1930-х, коли стало ясно, що заперечення ефіру в чистому вигляді, як це робив великий математик, Але посередній фізик вже не можна. Занадто багато фактів суперечить цьому.

Для захисту релятивізму Поль Дірак ввів афізичне та алогічне поняття негативної енергії, а потім і існування "моря" двох компенсуючих один одного енергій у вакуумі - позитивної і негативної, а також "моря" частинок, що компенсують одна одну, - віртуальних (тобто здаються) електронів і позитронів у вакуумі.

Бум, пов'язаний із чорними дірками, почався в астрономії наприкінці 50-х – на початку 60-х років. Минали роки, багато прояснювалося у цій загадці. Стала ясна неминучість народження чорних дірок після смерті масивних зірок; відкрили квазари, у центрі яких, ймовірно, знаходяться надмасивні чорні дірки. Нарешті, у рентгенівському джерелі у сузір'ї Лебедя виявили першу чорну дірку зіркового походження. Фізики-теоретики розібралися з дивовижними властивостями самих чорних дірок, поступово звикли до цих гравітаційних прірв, які можуть лише заковтувати речовину, збільшуючись у розмірі, і, здавалося б, приреченим на вічне існування.

Ніщо не віщувало нового грандіозного відкриття. Але таке відкриття, що здивувало знавців, що бачили, спалахнуло як грім серед ясного неба.

Виявилось, що чорні дірки зовсім не вічні! Вони можуть зникнути внаслідок квантових процесів, що у сильних гравітаційних полях. Нам доведеться почати розповідь дещо здалеку, щоб зробити більш зрозумілою суть цього відкриття.

Почнемо з порожнечі. Для фізика порожнеча зовсім не порожня. Це не каламбур. Вже давно встановлено, що абсолютної порожнечі, тобто нічого, нічого, в принципі бути не може. Що ж фізики називають пустотою? Порожнечею називають те, що залишається, коли прибирають усі частинки, усі кванти будь-яких фізичних полів. Але тоді нічого не залишиться, скаже читач (якщо він давно не цікавився фізикою). Ні, виявляється, лишиться! Залишиться, як кажуть фізики, море ненароджених, про віртуальних, частинок і античастинок. "Прибрати" віртуальні частки вже не можна. Без зовнішніх полів, тобто без повідомлення енергії, вони не можуть перетворитися на реальні частинки.

Лише на коротку мить у кожній точці порожнього простору з'являється пара - частка і античастка і відразу зливаються, зникають, повертаючись у свій “ембріональний” стан. Зрозуміло, наша спрощена мова дає лише деякі образ тих квантових процесів, що відбуваються. Наявність моря віртуальних частинок-античастинок давно встановлено прямими фізичними експериментами. Не говоритимемо тут про це, інакше ми б неминуче надто відхилилися від основної лінії оповідання.

Щоб уникнути мимовільних каламбурів, фізики називають вакуум вакуумом. Так робитимемо і ми.

Достатньо сильне або змінне поле (наприклад, електромагнітне) може спричинити перетворення віртуальних частинок вакууму на реальні частинки та античастинки.

Інтерес до подібних процесів теоретики та експериментатори виявляли давно. Розглянемо процес народження реальних частинок змінним полем. Саме такий процес важливий у разі гравітаційного поля. Відомо, що квантові процеси незвичайні, часто незвичні для міркувань з погляду “ здорового глузду”. Тому перш ніж говорити про народження частинок змінним гравітаційним полем, наведемо простий приклад з механіки. Він зробить зрозуміліше подальше.

Уявіть собі маятник. Його підвіс перекинутий через блок, підтягуючи мотузку або опускаючи її, можна змінювати довжину підвісу. Виштовхнімо маятник. Він почне вагатися. Період коливань залежить тільки від довжини підвісу: чим довше підвіс, тим більший період коливань. Тепер дуже повільно підтягуватимемо мотузку. Довжина маятника зменшиться, зменшиться період, але збільшиться розмах (амплітуда) коливань. Повільно повернемо мотузку у колишнє положення. Період повернеться до колишнього значення, колишньою стане і амплітуда коливань. Якщо знехтувати згасанням коливань внаслідок тертя, то енергія, укладена в коливаннях, у кінцевому стані залишиться незмінною - такою, як була до всього циклу зміни довжини маятника. Але можна так змінювати довжину маятника, що після повернення до вихідної довжини амплітуда його коливань змінюватиметься. Для цього треба посмикувати мотузку з частотою вдвічі більшою за частоту маятника. Так ми робимо, розгойдуючись на гойдалках. Ми опускаємо і підтискуємо ноги в такт нашим хитання, і розмах гойдалок все збільшується. Звичайно, можна і зупинити гойдалку, якщо підгинати ноги не в такт коливанням, а в протитакт.

Подібним чином можна “розгойдувати” електромагнітні хвилі в резонаторі. Так називається порожнина із дзеркальними стінками, що відбивають електромагнітні хвилі. Якщо в такій порожнині з дзеркальними стінками і дзеркальним поршнем є електромагнітна хвиля, то, рухаючи поршень вперед і назад з частотою, вдвічі більше частоти електромагнітної хвилі, ми будемо міняти амплітуду хвилі. Рухаючи поршень у “такт” коливань хвилі, можна збільшити амплітуду, отже, і інтенсивність електромагнітної хвилі, а рухаючи поршень у “противотакт”, можна гасити хвилю. Але якщо рухати поршень хаотично - і в такт і "протитакт", - то в середньому завжди вийде посилення хвилі, тобто в електромагнітні коливання енергія "накачується".

Нехай тепер у нашій порожнині – резонаторі є хвилі різних частот. Хоч би як ми рухали поршень, завжди знайдеться хвиля, для якої рух поршня відбувається в такт. Амплітуда та інтенсивність цієї хвилі зростуть. Але чим більша інтенсивність хвилі, тим більше вона містить фотонів-квантів. електромагнітного поля. Отже, рух поршня змінюючи розмір резонатора, веде до народження нових фотонів.

Після знайомства із цими простими прикладамиповернемося до вакууму, до цього моря всіляких віртуальних частинок. Для простоти ми говоритимемо поки що тільки про один сорт частинок - про віртуальні фотони - частинки електромагнітного поля. Виявляється, процес, подібний до розглянутої нами зміни розмірів резонатора, який у класичної фізикиведе до посилення вже наявних коливань (хвиль), квантової фізикиможе призводити до "посилення" віртуальних коливань, тобто перетворення віртуальних частинок на реальні. Так, зміна гравітаційного поля з часом має викликати народження фотонів із частотою, що відповідає часу зміни поля. Зазвичай ці ефекти мізерні, оскільки слабкі гравітаційні поля. Однак у сильних поляхситуація змінюється.

Ще один приклад: дуже сильне електричне поле викликає народження з вакууму пар заряджених частинок – електронів та позитронів.

Повернімося з нашого короткого екскурсуу фізику порожнечі до чорних дірок. Чи можуть народжуватися частинки з вакууму на околицях чорних дірок?

Так, можуть. Це було відомо давно і в цьому не було нічого сенсаційного. Так, при стисканні електрично зарядженого тіла та перетворенні його на заряджену чорну дірку електричне поле зростає настільки, що народжує електрони та позитрони. Подібні процеси вивчали академік М. Марков та його учні. Але таке народження часток можливе і без чорної діри, треба лише будь-яким способом збільшити електричне поле до достатньої величини. Нічого специфічного для чорної дірки тут нема.

Академік Я. Зельдович показав, що народжуються частки і в ергосфері чорної діри, що обертається, забираючи від неї енергію обертання. Таке явище подібне до процесу, відкритого Р. Пенроузом.

Всі ці процеси викликаються полями навколо чорної дірки та призводять до зміни цих полів, але вони не зменшують саму чорну дірку, не зменшують розміри області, звідки не виходить світло та будь-яке інше випромінювання та частинки.

Новіков І.Д.

Готові роботи

ДИПЛОМНІ РОБОТИ

Багато чого вже позаду і тепер ти – випускник, якщо, звісно, вчасно напишеш дипломну роботу. Але життя - така штука, що тільки зараз тобі стає зрозуміло, що, переставши бути студентом, ти втратиш усі студентські радості, багато з яких, ти так і не скуштував, все відкладаючи та відкладаючи на потім. І тепер, замість того, щоб надолужувати втрачене, ти копишся над дипломною роботою? Є чудовий вихід: завантажити потрібну тобі дипломну роботу з нашого сайту - і в тебе миттю з'явиться багато вільного часу!
Дипломні роботи успішно захищені у провідних Університетах РК.
Вартість роботи від 20 000 тенге

КУРСОВІ РОБОТИ

Курсовий проект – це перша серйозна практична робота. Саме з написання курсової починається підготовка до розробки дипломних проектів. Якщо студент навчиться правильно викладати зміст теми курсовому проектіі грамотно його оформляти, то надалі у нього не виникне проблем ні з написанням звітів, ні зі складанням дипломних робіт, ні з виконанням інших практичних завдань. Щоб надати допомогу студентам у написанні цього типу студентської роботиі роз'яснити питання, що виникають по ходу її складання, власне кажучи, і був створений даний інформаційний розділ.
Вартість роботи від 2500 тенге

МАГІСТЕРСЬКІ ДИСЕРТАЦІЇ

В даний час у вищих навчальних закладахКазахстану та країн СНД дуже поширений ступінь вищого професійної освіти, яка слідує після бакалаврату - магістратура. У магістратурі навчаються з метою отримання диплома магістра, який визнається в більшості країн світу більше, ніж диплом бакалавра, а також визнається зарубіжними роботодавцями. Підсумком навчання у магістратурі є захист магістерської дисертації.
Ми надамо Вам актуальний аналітичний та текстовий матеріал, у вартість включено 2 наукові статтіта автореферат.
Вартість роботи від 35 000 тенге

ЗВІТИ З ПРАКТИКИ

Після проходження будь-якого типу студентської практики (навчальної, виробничої, переддипломної) потрібно скласти звіт. Цей документ буде підтвердженням практичної роботистудента та основою формування оцінки за практику. Зазвичай, щоб скласти звіт з практики, потрібно зібрати та проаналізувати інформацію про підприємство, розглянути структуру та розпорядок роботи організації, в якій проходить практика, скласти календарний плані описати свою практичну діяльність.
Ми допоможемо написати звіт про проходження практики з урахуванням специфіки діяльності конкретного підприємства.