записуємо опорний конспект в робочий зошит
Робочий зошит повинен бути на 96 сторінок в клітинку
1. Астрономія як природнича наука
Астрономія перебуває в одному ряду з такими природничими науками, як хімія, біологія, географія тощо. Проте головний об’єкт її вивчення — Всесвіт, найбільш масштабний з усього відомого людству. Але фізичні закони, підкреслив І. Ньютон, справедливі як для всього Всесвіту, так і для окремих його частинок. Тож, очевидно, не випадково, що «мікро» схоже на «макро», тобто згідно з теорією Е. Резерфорда, планетарна модель атома схожа в принципі на будову Сонячної системи. При цьому як в атомі, так і в Сонячній системі переважну частину об’єму (до 99 %) займає фізичне поле як один з видів матерії. Різниця хіба що в тому, що в атомі це поле — переважно електромагнітне, а в Сонячній системі — переважно гравітаційне. Але ж принцип опису будь-яких фізичних полів у фізиці єдиний.
Варто також відзначити, що астрономія, відіграючи величезну світоглядну роль, займає важливе місце в духовному житті людства. Ось що сто років назад писав французький фізик, математик і філософ А. Пуанкаре: «Астрономія корисна тому, що вона підіймає нас над нами самими; вона корисна тому, що велична; вона корисна тому, що прекрасна. Саме вона показує нам, яка нікчемна людина тілом і яка вона велична духом, адже її розум здатний осягнути сяйливі безодні, де тіло — лише темна точка; здатен насолоджуватися їхньою безмовною гармонією. Так приходимо ми до усвідомлення своєї могутності, і це усвідомлення ...робить нас сильнішими».
2. Основні етапи розвитку фізики та астрономії
1) Фізики і астрономи Стародавньої Греції
Величезне значення для установлення фізичних та астрономічних понять і закономірностей мали мислителі Стародавньої Греції: Арістотель, Архімед, Аристарх Самосський, Демокрит, Левкіпп, Піфагор, Птоломей, Евклід. Вони заклали елементи наукових уявлень про фізичні властивості навколишнього світу.
Арістотель (384-322 рр. до н. е.) увійшов в історію науки як учений, який узагальнив і систематизував знання в галузі суспільних і природничих наук свого часу. Його твердження включно до XVI ст. вважали «беззаперечною істиною». Арістотель перший сформулював поняття стану тіла в механіці (визначення стану тіла в просторі — координати тіла); ввів правила додавання паралельних і перпендикулярних зміщень (елементи векторного додавання), а також правила рівноваги важеля. Арістотелю також належить наукове пояснення поширення звуку в просторі, що здійснюється чергуванням областей стискання і розрідження повітря. Це уявлення про механізм звукових хвиль збереглося і в сучасній фізиці.
Демокриту і Левкіппу (V ст. до н. е.) належить ідея про атомарну будову матерії. При цьому експериментальне підтвердження ця ідея отримала лише на початку ХХ ст.
Видатним астрономом Стародавньої Греції був Аристарх Самосський (кін. IV-ІІІ ст. до н. е.). Задовго до польського вченого Миколи Коперника (1473-1543) він висунув ідею геліоцентричної будови світу (від грецьк. Неlios — Сонце), згідно з якою в центрі світоутворення перебуває нерухоме Сонце, а навколо нього обертаються планети.
Геніальність Самосського і Коперника в їхній геліоцентричній системі світу полягає в тому, що вчені зруйнували межу між небом і Землею, а Коперник до того ж висунув гіпотезу, що у Всесвіті діють одні й ті ж закони, справедливі як на Землі, так і в космосі.
2) Початок НОВОЇ ери у фізиці
Видатним фізиком і астрономом XVII ст., безумовно, є Галілео Галілей (1564-1642). Його справедливо вважають засновником експериментальної фізики. Він вперше (1609 р.) використав телескоп для спостереження за небесними світилами і відкрив супутник Юпітера та побачив зорі в Чумацькому Шляху.
XVII ст. в історії фізики та астрономії пов’язане з іменем англійського вченого Ісака Ньютона (1643-1727), який відкрив основні закони механіки та закон всесвітнього тяжіння. Величезна заслуга Ньютона полягає в тому, що він довів універсальність і єдність сили тяжіння, або гравітації. Це значить, що сила, яка діє на яблуко під час його падіння на Землю, і сила, що притягує Місяць, який обертається навколо Землі, мають одну і ту саму гравітаційну природу. Саме сила тяжіння керує рухом зір і галактик, а також зумовлює еволюцію цілого Всесвіту.
3) Вчення про електрику і магнетизм
У створення сучасної науки про електричні і магнітні явища визначний внесок зробили французькі фізики Шарль Кулон (1736-1806) і Андре Ампер (1775-1836), данський фізик Ханс Ерстед (1777-1851), англійські фізики Майкл Фарадей (1791-1867) і Джеймс Максвелл (1831-1879).
ХХ століття стало часом тріумфального входження електромагнетизму в інженерну практику і в життя суспільства. Електродвигуни найрізноманітніших модифікацій і потужностей, телебачення, комп’ютери, сучасні засоби зв’язку тощо надійно і безповоротно ввійшли в наше повсякденне життя.
4) Вчення про теплові двигуни
З XVIII ст. стала бурхливо розвиватися галузь фізики, пов’язана з використанням теплових двигунів. Її розвиток найбільше зумовили дві події. Перша — створення англійським інженером Джеймсом Ваттом (1739-1815) теплової машини. Друга подія — вихід у світ роботи французького інженера і фізика Саді Карно (1796-1832) «Роздуми про рушійну силу вогню і про машини, здатні розвивати цю силу». Вчений провів аналіз наявних на той час парових машин і визначив умови, за яких ККД машин досягав максимального значення. (Тоді ККД машин був не більше 2%, а нині сягає 60% на парогазових пристроях.)
5) Розвиток фізики і астрономії В ХІХ-ХХ століттях
В XIX столітті, завдячуючи фізиці, почався новий етап у вивченні космосу, коли 1814 р. німецький фізик Й. Фраунгофер відкрив лінії поглинання у спектрі Сонця — фраунгоферові лінії. Потім лінії поглинання були виявлені у спектрах інших зір. Саме за допомогою цих спектрів астрономи визначають хімічний склад, температуру і навіть швидкість руху космічних тіл.
1889 р. російський фізик і електромеханік О. С. Попов (1859-1905) висловив думку про те, що електромагнітні хвилі можна використовувати для передання інформації. А от сьогодні електромагнітні хвилі — основний передавач інформації; за їх допомогою здійснюються радіо- і телепередачі, в тому числі і космічний зв’язок. Сьогодні на основі їх використання працює мобільний зв’язок та Інтернет.
Вивчення електричних властивостей р-п-переходу — місця контакту двох напівпровідників р- і n-типу привело до створення 1947 року транзисторів. Буквально за декілька років транзистори, як і напівпровідникові діоди, стали основними елементами всіх радіопристроїв. Сьогодні вони — основа інтегральних схем, без яких, зокрема, сучасний мобільний зв’язок був би нездійсненний.
В 50-х роках XX ст. було відкрито лазерне випромінювання. Нині важко назвати таку галузь техніки і медицини, де б не використовували лазери.
1938 р. було відкрито явище поділу ядер Урану з виділенням енергії. А вже 1942 р. було запущено в експлуатацію перший ядерний реактор, у якому використали ланцюгову ядерну реакцію. Наразі у світі експлуатується близько 400 ядерних реакторів, на яких виробляється понад 6% всієї електроенергії. А наявність ядерної зброї в будь-якої держави говорить нині про її належну військову, а отже, й політичну міцність.
Перелік досягнень фізики і астрономії можна продовжувати безкінечно, тому зупинімося на найбільш важливих.
3. Фізика як основа сучасної астрономії
Фізика не лише створює спеціальні пристрої, як-от, наприклад, телескопи та радіотелескопи, а саме завдяки їй будуються спеціальні космічні апарати для вивчення Всесвіту. Ця наука для астрономії значить ще більше. Так, створена в ХХ ст. видатним німецьким фізиком Альбертом Ейнштейном загальна теорія відносності допомогла астрономам збагнути дивне червоне зміщення ліній поглинання у спектрах далеких галактик, що відкрив американський астроном Едвін Габбл 1929 р. Габбл довів, що галактики розлітаються, і пізніше вчені створили теорію еволюції Всесвіту від його зародження до сьогодення. Це дало поштовх до створення нової науки — космології.
4 жовтня 1957 р. почалася ера космонавтики. Цього дня у Радянському Союзі було запущено у космос перший у світі штучний супутник Землі. У його створенні брали участь також українські вчені, інженери та робітники. Так, зокрема, основну частину радіотехнічного обладнання супутника розробили і виготовили на спеціальних підприємствах міста Харків.
Сьогодні в космосі літають сотні автоматичних станцій, які досліджують не тільки навколоземний простір, але й вивчають інші планети Сонячної системи.
Перспективи фізики й астрономії у вивченні Всесвіту — безмежні.
IV. УЗАГАЛЬНЕННЯ, СИСТЕМАТИЗАЦІЯ Й КОНТРОЛЬ ЗНАНЬ І ВМІНЬ СТУДЕНТІВ
1. Як пояснити, що астрономія є природничою наукою?
2. Назвіть і коротко схарактеризуйте основні етапи розвитку фізики й астрономії.
3. Як пояснити, що фізика є основою сучасної астрономії?
Астрономія перебуває в одному ряду з такими природничими науками, як хімія, біологія, географія тощо. Проте головний об’єкт її вивчення — Всесвіт, найбільш масштабний з усього відомого людству. Але фізичні закони, підкреслив І. Ньютон, справедливі як для всього Всесвіту, так і для окремих його частинок. Тож, очевидно, не випадково, що «мікро» схоже на «макро», тобто згідно з теорією Е. Резерфорда, планетарна модель атома схожа в принципі на будову Сонячної системи. При цьому як в атомі, так і в Сонячній системі переважну частину об’єму (до 99 %) займає фізичне поле як один з видів матерії. Різниця хіба що в тому, що в атомі це поле — переважно електромагнітне, а в Сонячній системі — переважно гравітаційне. Але ж принцип опису будь-яких фізичних полів у фізиці єдиний.
Варто також відзначити, що астрономія, відіграючи величезну світоглядну роль, займає важливе місце в духовному житті людства. Ось що сто років назад писав французький фізик, математик і філософ А. Пуанкаре: «Астрономія корисна тому, що вона підіймає нас над нами самими; вона корисна тому, що велична; вона корисна тому, що прекрасна. Саме вона показує нам, яка нікчемна людина тілом і яка вона велична духом, адже її розум здатний осягнути сяйливі безодні, де тіло — лише темна точка; здатен насолоджуватися їхньою безмовною гармонією. Так приходимо ми до усвідомлення своєї могутності, і це усвідомлення ...робить нас сильнішими».
2. Основні етапи розвитку фізики та астрономії
1) Фізики і астрономи Стародавньої Греції
Величезне значення для установлення фізичних та астрономічних понять і закономірностей мали мислителі Стародавньої Греції: Арістотель, Архімед, Аристарх Самосський, Демокрит, Левкіпп, Піфагор, Птоломей, Евклід. Вони заклали елементи наукових уявлень про фізичні властивості навколишнього світу.
ad
Арістотель (384-322 рр. до н. е.) увійшов в історію науки як учений, який узагальнив і систематизував знання в галузі суспільних і природничих наук свого часу. Його твердження включно до XVI ст. вважали «беззаперечною істиною». Арістотель перший сформулював поняття стану тіла в механіці (визначення стану тіла в просторі — координати тіла); ввів правила додавання паралельних і перпендикулярних зміщень (елементи векторного додавання), а також правила рівноваги важеля. Арістотелю також належить наукове пояснення поширення звуку в просторі, що здійснюється чергуванням областей стискання і розрідження повітря. Це уявлення про механізм звукових хвиль збереглося і в сучасній фізиці.
Демокриту і Левкіппу (V ст. до н. е.) належить ідея про атомарну будову матерії. При цьому експериментальне підтвердження ця ідея отримала лише на початку ХХ ст.
Видатним астрономом Стародавньої Греції був Аристарх Самосський (кін. IV-ІІІ ст. до н. е.). Задовго до польського вченого Миколи Коперника (1473-1543) він висунув ідею геліоцентричної будови світу (від грецьк. Неlios — Сонце), згідно з якою в центрі світоутворення перебуває нерухоме Сонце, а навколо нього обертаються планети.
Геніальність Самосського і Коперника в їхній геліоцентричній системі світу полягає в тому, що вчені зруйнували межу між небом і Землею, а Коперник до того ж висунув гіпотезу, що у Всесвіті діють одні й ті ж закони, справедливі як на Землі, так і в космосі.
2) Початок НОВОЇ ери у фізиці
Видатним фізиком і астрономом XVII ст., безумовно, є Галілео Галілей (1564-1642). Його справедливо вважають засновником експериментальної фізики. Він вперше (1609 р.) використав телескоп для спостереження за небесними світилами і відкрив супутник Юпітера та побачив зорі в Чумацькому Шляху.
XVII ст. в історії фізики та астрономії пов’язане з іменем англійського вченого Ісака Ньютона (1643-1727), який відкрив основні закони механіки та закон всесвітнього тяжіння. Величезна заслуга Ньютона полягає в тому, що він довів універсальність і єдність сили тяжіння, або гравітації. Це значить, що сила, яка діє на яблуко під час його падіння на Землю, і сила, що притягує Місяць, який обертається навколо Землі, мають одну і ту саму гравітаційну природу. Саме сила тяжіння керує рухом зір і галактик, а також зумовлює еволюцію цілого Всесвіту.
3) Вчення про електрику і магнетизм
У створення сучасної науки про електричні і магнітні явища визначний внесок зробили французькі фізики Шарль Кулон (1736-1806) і Андре Ампер (1775-1836), данський фізик Ханс Ерстед (1777-1851), англійські фізики Майкл Фарадей (1791-1867) і Джеймс Максвелл (1831-1879).
ХХ століття стало часом тріумфального входження електромагнетизму в інженерну практику і в життя суспільства. Електродвигуни найрізноманітніших модифікацій і потужностей, телебачення, комп’ютери, сучасні засоби зв’язку тощо надійно і безповоротно ввійшли в наше повсякденне життя.
4) Вчення про теплові двигуни
З XVIII ст. стала бурхливо розвиватися галузь фізики, пов’язана з використанням теплових двигунів. Її розвиток найбільше зумовили дві події. Перша — створення англійським інженером Джеймсом Ваттом (1739-1815) теплової машини. Друга подія — вихід у світ роботи французького інженера і фізика Саді Карно (1796-1832) «Роздуми про рушійну силу вогню і про машини, здатні розвивати цю силу». Вчений провів аналіз наявних на той час парових машин і визначив умови, за яких ККД машин досягав максимального значення. (Тоді ККД машин був не більше 2%, а нині сягає 60% на парогазових пристроях.)
5) Розвиток фізики і астрономії В ХІХ-ХХ століттях
В XIX столітті, завдячуючи фізиці, почався новий етап у вивченні космосу, коли 1814 р. німецький фізик Й. Фраунгофер відкрив лінії поглинання у спектрі Сонця — фраунгоферові лінії. Потім лінії поглинання були виявлені у спектрах інших зір. Саме за допомогою цих спектрів астрономи визначають хімічний склад, температуру і навіть швидкість руху космічних тіл.
1889 р. російський фізик і електромеханік О. С. Попов (1859-1905) висловив думку про те, що електромагнітні хвилі можна використовувати для передання інформації. А от сьогодні електромагнітні хвилі — основний передавач інформації; за їх допомогою здійснюються радіо- і телепередачі, в тому числі і космічний зв’язок. Сьогодні на основі їх використання працює мобільний зв’язок та Інтернет.
Вивчення електричних властивостей р-п-переходу — місця контакту двох напівпровідників р- і n-типу привело до створення 1947 року транзисторів. Буквально за декілька років транзистори, як і напівпровідникові діоди, стали основними елементами всіх радіопристроїв. Сьогодні вони — основа інтегральних схем, без яких, зокрема, сучасний мобільний зв’язок був би нездійсненний.
В 50-х роках XX ст. було відкрито лазерне випромінювання. Нині важко назвати таку галузь техніки і медицини, де б не використовували лазери.
1938 р. було відкрито явище поділу ядер Урану з виділенням енергії. А вже 1942 р. було запущено в експлуатацію перший ядерний реактор, у якому використали ланцюгову ядерну реакцію. Наразі у світі експлуатується близько 400 ядерних реакторів, на яких виробляється понад 6% всієї електроенергії. А наявність ядерної зброї в будь-якої держави говорить нині про її належну військову, а отже, й політичну міцність.
Перелік досягнень фізики і астрономії можна продовжувати безкінечно, тому зупинімося на найбільш важливих.
3. Фізика як основа сучасної астрономії
Фізика не лише створює спеціальні пристрої, як-от, наприклад, телескопи та радіотелескопи, а саме завдяки їй будуються спеціальні космічні апарати для вивчення Всесвіту. Ця наука для астрономії значить ще більше. Так, створена в ХХ ст. видатним німецьким фізиком Альбертом Ейнштейном загальна теорія відносності допомогла астрономам збагнути дивне червоне зміщення ліній поглинання у спектрах далеких галактик, що відкрив американський астроном Едвін Габбл 1929 р. Габбл довів, що галактики розлітаються, і пізніше вчені створили теорію еволюції Всесвіту від його зародження до сьогодення. Це дало поштовх до створення нової науки — космології.
4 жовтня 1957 р. почалася ера космонавтики. Цього дня у Радянському Союзі було запущено у космос перший у світі штучний супутник Землі. У його створенні брали участь також українські вчені, інженери та робітники. Так, зокрема, основну частину радіотехнічного обладнання супутника розробили і виготовили на спеціальних підприємствах міста Харків.
Сьогодні в космосі літають сотні автоматичних станцій, які досліджують не тільки навколоземний простір, але й вивчають інші планети Сонячної системи.
Перспективи фізики й астрономії у вивченні Всесвіту — безмежні.
IV. УЗАГАЛЬНЕННЯ, СИСТЕМАТИЗАЦІЯ Й КОНТРОЛЬ ЗНАНЬ І ВМІНЬ СТУДЕНТІВ
1. Як пояснити, що астрономія є природничою наукою?
2. Назвіть і коротко схарактеризуйте основні етапи розвитку фізики й астрономії.
3. Як пояснити, що фізика є основою сучасної астрономії?
Астрономія перебуває в одному ряду з такими природничими науками, як хімія, біологія, географія тощо. Проте головний об’єкт її вивчення — Всесвіт, найбільш масштабний з усього відомого людству. Але фізичні закони, підкреслив І. Ньютон, справедливі як для всього Всесвіту, так і для окремих його частинок. Тож, очевидно, не випадково, що «мікро» схоже на «макро», тобто згідно з теорією Е. Резерфорда, планетарна модель атома схожа в принципі на будову Сонячної системи. При цьому як в атомі, так і в Сонячній системі переважну частину об’єму (до 99 %) займає фізичне поле як один з видів матерії. Різниця хіба що в тому, що в атомі це поле — переважно електромагнітне, а в Сонячній системі — переважно гравітаційне. Але ж принцип опису будь-яких фізичних полів у фізиці єдиний.
Варто також відзначити, що астрономія, відіграючи величезну світоглядну роль, займає важливе місце в духовному житті людства. Ось що сто років назад писав французький фізик, математик і філософ А. Пуанкаре: «Астрономія корисна тому, що вона підіймає нас над нами самими; вона корисна тому, що велична; вона корисна тому, що прекрасна. Саме вона показує нам, яка нікчемна людина тілом і яка вона велична духом, адже її розум здатний осягнути сяйливі безодні, де тіло — лише темна точка; здатен насолоджуватися їхньою безмовною гармонією. Так приходимо ми до усвідомлення своєї могутності, і це усвідомлення ...робить нас сильнішими».
2. Основні етапи розвитку фізики та астрономії
1) Фізики і астрономи Стародавньої Греції
Величезне значення для установлення фізичних та астрономічних понять і закономірностей мали мислителі Стародавньої Греції: Арістотель, Архімед, Аристарх Самосський, Демокрит, Левкіпп, Піфагор, Птоломей, Евклід. Вони заклали елементи наукових уявлень про фізичні властивості навколишнього світу.
ad
Арістотель (384-322 рр. до н. е.) увійшов в історію науки як учений, який узагальнив і систематизував знання в галузі суспільних і природничих наук свого часу. Його твердження включно до XVI ст. вважали «беззаперечною істиною». Арістотель перший сформулював поняття стану тіла в механіці (визначення стану тіла в просторі — координати тіла); ввів правила додавання паралельних і перпендикулярних зміщень (елементи векторного додавання), а також правила рівноваги важеля. Арістотелю також належить наукове пояснення поширення звуку в просторі, що здійснюється чергуванням областей стискання і розрідження повітря. Це уявлення про механізм звукових хвиль збереглося і в сучасній фізиці.
Демокриту і Левкіппу (V ст. до н. е.) належить ідея про атомарну будову матерії. При цьому експериментальне підтвердження ця ідея отримала лише на початку ХХ ст.
Видатним астрономом Стародавньої Греції був Аристарх Самосський (кін. IV-ІІІ ст. до н. е.). Задовго до польського вченого Миколи Коперника (1473-1543) він висунув ідею геліоцентричної будови світу (від грецьк. Неlios — Сонце), згідно з якою в центрі світоутворення перебуває нерухоме Сонце, а навколо нього обертаються планети.
Геніальність Самосського і Коперника в їхній геліоцентричній системі світу полягає в тому, що вчені зруйнували межу між небом і Землею, а Коперник до того ж висунув гіпотезу, що у Всесвіті діють одні й ті ж закони, справедливі як на Землі, так і в космосі.
2) Початок НОВОЇ ери у фізиці
Видатним фізиком і астрономом XVII ст., безумовно, є Галілео Галілей (1564-1642). Його справедливо вважають засновником експериментальної фізики. Він вперше (1609 р.) використав телескоп для спостереження за небесними світилами і відкрив супутник Юпітера та побачив зорі в Чумацькому Шляху.
XVII ст. в історії фізики та астрономії пов’язане з іменем англійського вченого Ісака Ньютона (1643-1727), який відкрив основні закони механіки та закон всесвітнього тяжіння. Величезна заслуга Ньютона полягає в тому, що він довів універсальність і єдність сили тяжіння, або гравітації. Це значить, що сила, яка діє на яблуко під час його падіння на Землю, і сила, що притягує Місяць, який обертається навколо Землі, мають одну і ту саму гравітаційну природу. Саме сила тяжіння керує рухом зір і галактик, а також зумовлює еволюцію цілого Всесвіту.
3) Вчення про електрику і магнетизм
У створення сучасної науки про електричні і магнітні явища визначний внесок зробили французькі фізики Шарль Кулон (1736-1806) і Андре Ампер (1775-1836), данський фізик Ханс Ерстед (1777-1851), англійські фізики Майкл Фарадей (1791-1867) і Джеймс Максвелл (1831-1879).
ХХ століття стало часом тріумфального входження електромагнетизму в інженерну практику і в життя суспільства. Електродвигуни найрізноманітніших модифікацій і потужностей, телебачення, комп’ютери, сучасні засоби зв’язку тощо надійно і безповоротно ввійшли в наше повсякденне життя.
4) Вчення про теплові двигуни
З XVIII ст. стала бурхливо розвиватися галузь фізики, пов’язана з використанням теплових двигунів. Її розвиток найбільше зумовили дві події. Перша — створення англійським інженером Джеймсом Ваттом (1739-1815) теплової машини. Друга подія — вихід у світ роботи французького інженера і фізика Саді Карно (1796-1832) «Роздуми про рушійну силу вогню і про машини, здатні розвивати цю силу». Вчений провів аналіз наявних на той час парових машин і визначив умови, за яких ККД машин досягав максимального значення. (Тоді ККД машин був не більше 2%, а нині сягає 60% на парогазових пристроях.)
5) Розвиток фізики і астрономії В ХІХ-ХХ століттях
В XIX столітті, завдячуючи фізиці, почався новий етап у вивченні космосу, коли 1814 р. німецький фізик Й. Фраунгофер відкрив лінії поглинання у спектрі Сонця — фраунгоферові лінії. Потім лінії поглинання були виявлені у спектрах інших зір. Саме за допомогою цих спектрів астрономи визначають хімічний склад, температуру і навіть швидкість руху космічних тіл.
1889 р. російський фізик і електромеханік О. С. Попов (1859-1905) висловив думку про те, що електромагнітні хвилі можна використовувати для передання інформації. А от сьогодні електромагнітні хвилі — основний передавач інформації; за їх допомогою здійснюються радіо- і телепередачі, в тому числі і космічний зв’язок. Сьогодні на основі їх використання працює мобільний зв’язок та Інтернет.
Вивчення електричних властивостей р-п-переходу — місця контакту двох напівпровідників р- і n-типу привело до створення 1947 року транзисторів. Буквально за декілька років транзистори, як і напівпровідникові діоди, стали основними елементами всіх радіопристроїв. Сьогодні вони — основа інтегральних схем, без яких, зокрема, сучасний мобільний зв’язок був би нездійсненний.
В 50-х роках XX ст. було відкрито лазерне випромінювання. Нині важко назвати таку галузь техніки і медицини, де б не використовували лазери.
1938 р. було відкрито явище поділу ядер Урану з виділенням енергії. А вже 1942 р. було запущено в експлуатацію перший ядерний реактор, у якому використали ланцюгову ядерну реакцію. Наразі у світі експлуатується близько 400 ядерних реакторів, на яких виробляється понад 6% всієї електроенергії. А наявність ядерної зброї в будь-якої держави говорить нині про її належну військову, а отже, й політичну міцність.
Перелік досягнень фізики і астрономії можна продовжувати безкінечно, тому зупинімося на найбільш важливих.
3. Фізика як основа сучасної астрономії
Фізика не лише створює спеціальні пристрої, як-от, наприклад, телескопи та радіотелескопи, а саме завдяки їй будуються спеціальні космічні апарати для вивчення Всесвіту. Ця наука для астрономії значить ще більше. Так, створена в ХХ ст. видатним німецьким фізиком Альбертом Ейнштейном загальна теорія відносності допомогла астрономам збагнути дивне червоне зміщення ліній поглинання у спектрах далеких галактик, що відкрив американський астроном Едвін Габбл 1929 р. Габбл довів, що галактики розлітаються, і пізніше вчені створили теорію еволюції Всесвіту від його зародження до сьогодення. Це дало поштовх до створення нової науки — космології.
4 жовтня 1957 р. почалася ера космонавтики. Цього дня у Радянському Союзі було запущено у космос перший у світі штучний супутник Землі. У його створенні брали участь також українські вчені, інженери та робітники. Так, зокрема, основну частину радіотехнічного обладнання супутника розробили і виготовили на спеціальних підприємствах міста Харків.
Сьогодні в космосі літають сотні автоматичних станцій, які досліджують не тільки навколоземний простір, але й вивчають інші планети Сонячної системи.
Перспективи фізики й астрономії у вивченні Всесвіту — безмежні.
IV. УЗАГАЛЬНЕННЯ, СИСТЕМАТИЗАЦІЯ Й КОНТРОЛЬ ЗНАНЬ І ВМІНЬ СТУДЕНТІВ
1. Як пояснити, що астрономія є природничою наукою?
2. Назвіть і коротко схарактеризуйте основні етапи розвитку фізики й астрономії.
3. Як пояснити, що фізика є основою сучасної астрономії?
Астрономія перебуває в одному ряду з такими природничими науками, як хімія, біологія, географія тощо. Проте головний об’єкт її вивчення — Всесвіт, найбільш масштабний з усього відомого людству. Але фізичні закони, підкреслив І. Ньютон, справедливі як для всього Всесвіту, так і для окремих його частинок. Тож, очевидно, не випадково, що «мікро» схоже на «макро», тобто згідно з теорією Е. Резерфорда, планетарна модель атома схожа в принципі на будову Сонячної системи. При цьому як в атомі, так і в Сонячній системі переважну частину об’єму (до 99 %) займає фізичне поле як один з видів матерії. Різниця хіба що в тому, що в атомі це поле — переважно електромагнітне, а в Сонячній системі — переважно гравітаційне. Але ж принцип опису будь-яких фізичних полів у фізиці єдиний.
Варто також відзначити, що астрономія, відіграючи величезну світоглядну роль, займає важливе місце в духовному житті людства. Ось що сто років назад писав французький фізик, математик і філософ А. Пуанкаре: «Астрономія корисна тому, що вона підіймає нас над нами самими; вона корисна тому, що велична; вона корисна тому, що прекрасна. Саме вона показує нам, яка нікчемна людина тілом і яка вона велична духом, адже її розум здатний осягнути сяйливі безодні, де тіло — лише темна точка; здатен насолоджуватися їхньою безмовною гармонією. Так приходимо ми до усвідомлення своєї могутності, і це усвідомлення ...робить нас сильнішими».
2. Основні етапи розвитку фізики та астрономії
1) Фізики і астрономи Стародавньої Греції
Величезне значення для установлення фізичних та астрономічних понять і закономірностей мали мислителі Стародавньої Греції: Арістотель, Архімед, Аристарх Самосський, Демокрит, Левкіпп, Піфагор, Птоломей, Евклід. Вони заклали елементи наукових уявлень про фізичні властивості навколишнього світу.
ad
Арістотель (384-322 рр. до н. е.) увійшов в історію науки як учений, який узагальнив і систематизував знання в галузі суспільних і природничих наук свого часу. Його твердження включно до XVI ст. вважали «беззаперечною істиною». Арістотель перший сформулював поняття стану тіла в механіці (визначення стану тіла в просторі — координати тіла); ввів правила додавання паралельних і перпендикулярних зміщень (елементи векторного додавання), а також правила рівноваги важеля. Арістотелю також належить наукове пояснення поширення звуку в просторі, що здійснюється чергуванням областей стискання і розрідження повітря. Це уявлення про механізм звукових хвиль збереглося і в сучасній фізиці.
Демокриту і Левкіппу (V ст. до н. е.) належить ідея про атомарну будову матерії. При цьому експериментальне підтвердження ця ідея отримала лише на початку ХХ ст.
Видатним астрономом Стародавньої Греції був Аристарх Самосський (кін. IV-ІІІ ст. до н. е.). Задовго до польського вченого Миколи Коперника (1473-1543) він висунув ідею геліоцентричної будови світу (від грецьк. Неlios — Сонце), згідно з якою в центрі світоутворення перебуває нерухоме Сонце, а навколо нього обертаються планети.
Геніальність Самосського і Коперника в їхній геліоцентричній системі світу полягає в тому, що вчені зруйнували межу між небом і Землею, а Коперник до того ж висунув гіпотезу, що у Всесвіті діють одні й ті ж закони, справедливі як на Землі, так і в космосі.
2) Початок НОВОЇ ери у фізиці
Видатним фізиком і астрономом XVII ст., безумовно, є Галілео Галілей (1564-1642). Його справедливо вважають засновником експериментальної фізики. Він вперше (1609 р.) використав телескоп для спостереження за небесними світилами і відкрив супутник Юпітера та побачив зорі в Чумацькому Шляху.
XVII ст. в історії фізики та астрономії пов’язане з іменем англійського вченого Ісака Ньютона (1643-1727), який відкрив основні закони механіки та закон всесвітнього тяжіння. Величезна заслуга Ньютона полягає в тому, що він довів універсальність і єдність сили тяжіння, або гравітації. Це значить, що сила, яка діє на яблуко під час його падіння на Землю, і сила, що притягує Місяць, який обертається навколо Землі, мають одну і ту саму гравітаційну природу. Саме сила тяжіння керує рухом зір і галактик, а також зумовлює еволюцію цілого Всесвіту.
3) Вчення про електрику і магнетизм
У створення сучасної науки про електричні і магнітні явища визначний внесок зробили французькі фізики Шарль Кулон (1736-1806) і Андре Ампер (1775-1836), данський фізик Ханс Ерстед (1777-1851), англійські фізики Майкл Фарадей (1791-1867) і Джеймс Максвелл (1831-1879).
ХХ століття стало часом тріумфального входження електромагнетизму в інженерну практику і в життя суспільства. Електродвигуни найрізноманітніших модифікацій і потужностей, телебачення, комп’ютери, сучасні засоби зв’язку тощо надійно і безповоротно ввійшли в наше повсякденне життя.
4) Вчення про теплові двигуни
З XVIII ст. стала бурхливо розвиватися галузь фізики, пов’язана з використанням теплових двигунів. Її розвиток найбільше зумовили дві події. Перша — створення англійським інженером Джеймсом Ваттом (1739-1815) теплової машини. Друга подія — вихід у світ роботи французького інженера і фізика Саді Карно (1796-1832) «Роздуми про рушійну силу вогню і про машини, здатні розвивати цю силу». Вчений провів аналіз наявних на той час парових машин і визначив умови, за яких ККД машин досягав максимального значення. (Тоді ККД машин був не більше 2%, а нині сягає 60% на парогазових пристроях.)
5) Розвиток фізики і астрономії В ХІХ-ХХ століттях
В XIX столітті, завдячуючи фізиці, почався новий етап у вивченні космосу, коли 1814 р. німецький фізик Й. Фраунгофер відкрив лінії поглинання у спектрі Сонця — фраунгоферові лінії. Потім лінії поглинання були виявлені у спектрах інших зір. Саме за допомогою цих спектрів астрономи визначають хімічний склад, температуру і навіть швидкість руху космічних тіл.
1889 р. російський фізик і електромеханік О. С. Попов (1859-1905) висловив думку про те, що електромагнітні хвилі можна використовувати для передання інформації. А от сьогодні електромагнітні хвилі — основний передавач інформації; за їх допомогою здійснюються радіо- і телепередачі, в тому числі і космічний зв’язок. Сьогодні на основі їх використання працює мобільний зв’язок та Інтернет.
Вивчення електричних властивостей р-п-переходу — місця контакту двох напівпровідників р- і n-типу привело до створення 1947 року транзисторів. Буквально за декілька років транзистори, як і напівпровідникові діоди, стали основними елементами всіх радіопристроїв. Сьогодні вони — основа інтегральних схем, без яких, зокрема, сучасний мобільний зв’язок був би нездійсненний.
В 50-х роках XX ст. було відкрито лазерне випромінювання. Нині важко назвати таку галузь техніки і медицини, де б не використовували лазери.
1938 р. було відкрито явище поділу ядер Урану з виділенням енергії. А вже 1942 р. було запущено в експлуатацію перший ядерний реактор, у якому використали ланцюгову ядерну реакцію. Наразі у світі експлуатується близько 400 ядерних реакторів, на яких виробляється понад 6% всієї електроенергії. А наявність ядерної зброї в будь-якої держави говорить нині про її належну військову, а отже, й політичну міцність.
Перелік досягнень фізики і астрономії можна продовжувати безкінечно, тому зупинімося на найбільш важливих.
3. Фізика як основа сучасної астрономії
Фізика не лише створює спеціальні пристрої, як-от, наприклад, телескопи та радіотелескопи, а саме завдяки їй будуються спеціальні космічні апарати для вивчення Всесвіту. Ця наука для астрономії значить ще більше. Так, створена в ХХ ст. видатним німецьким фізиком Альбертом Ейнштейном загальна теорія відносності допомогла астрономам збагнути дивне червоне зміщення ліній поглинання у спектрах далеких галактик, що відкрив американський астроном Едвін Габбл 1929 р. Габбл довів, що галактики розлітаються, і пізніше вчені створили теорію еволюції Всесвіту від його зародження до сьогодення. Це дало поштовх до створення нової науки — космології.
4 жовтня 1957 р. почалася ера космонавтики. Цього дня у Радянському Союзі було запущено у космос перший у світі штучний супутник Землі. У його створенні брали участь також українські вчені, інженери та робітники. Так, зокрема, основну частину радіотехнічного обладнання супутника розробили і виготовили на спеціальних підприємствах міста Харків.
Сьогодні в космосі літають сотні автоматичних станцій, які досліджують не тільки навколоземний простір, але й вивчають інші планети Сонячної системи.
Перспективи фізики й астрономії у вивченні Всесвіту — безмежні.
IV. УЗАГАЛЬНЕННЯ, СИСТЕМАТИЗАЦІЯ Й КОНТРОЛЬ ЗНАНЬ І ВМІНЬ СТУДЕНТІВ
1. Як пояснити, що астрономія є природничою наукою?
2. Назвіть і коротко схарактеризуйте основні етапи розвитку фізики й астрономії.
3. Як пояснити, що фізика є основою сучасної астрономії?
Астрономія перебуває в одному ряду з такими природничими науками, як хімія, біологія, географія тощо. Проте головний об’єкт її вивчення — Всесвіт, найбільш масштабний з усього відомого людству. Але фізичні закони, підкреслив І. Ньютон, справедливі як для всього Всесвіту, так і для окремих його частинок. Тож, очевидно, не випадково, що «мікро» схоже на «макро», тобто згідно з теорією Е. Резерфорда, планетарна модель атома схожа в принципі на будову Сонячної системи. При цьому як в атомі, так і в Сонячній системі переважну частину об’єму (до 99 %) займає фізичне поле як один з видів матерії. Різниця хіба що в тому, що в атомі це поле — переважно електромагнітне, а в Сонячній системі — переважно гравітаційне. Але ж принцип опису будь-яких фізичних полів у фізиці єдиний.
Варто також відзначити, що астрономія, відіграючи величезну світоглядну роль, займає важливе місце в духовному житті людства. Ось що сто років назад писав французький фізик, математик і філософ А. Пуанкаре: «Астрономія корисна тому, що вона підіймає нас над нами самими; вона корисна тому, що велична; вона корисна тому, що прекрасна. Саме вона показує нам, яка нікчемна людина тілом і яка вона велична духом, адже її розум здатний осягнути сяйливі безодні, де тіло — лише темна точка; здатен насолоджуватися їхньою безмовною гармонією. Так приходимо ми до усвідомлення своєї могутності, і це усвідомлення ...робить нас сильнішими».
2. Основні етапи розвитку фізики та астрономії
1) Фізики і астрономи Стародавньої Греції
Величезне значення для установлення фізичних та астрономічних понять і закономірностей мали мислителі Стародавньої Греції: Арістотель, Архімед, Аристарх Самосський, Демокрит, Левкіпп, Піфагор, Птоломей, Евклід. Вони заклали елементи наукових уявлень про фізичні властивості навколишнього світу.
adАрістотель (384-322 рр. до н. е.) увійшов в історію науки як учений, який узагальнив і систематизував знання в галузі суспільних і природничих наук свого часу. Його твердження включно до XVI ст. вважали «беззаперечною істиною». Арістотель перший сформулював поняття стану тіла в механіці (визначення стану тіла в просторі — координати тіла); ввів правила додавання паралельних і перпендикулярних зміщень (елементи векторного додавання), а також правила рівноваги важеля. Арістотелю також належить наукове пояснення поширення звуку в просторі, що здійснюється чергуванням областей стискання і розрідження повітря. Це уявлення про механізм звукових хвиль збереглося і в сучасній фізиці.
Демокриту і Левкіппу (V ст. до н. е.) належить ідея про атомарну будову матерії. При цьому експериментальне підтвердження ця ідея отримала лише на початку ХХ ст.
Видатним астрономом Стародавньої Греції був Аристарх Самосський (кін. IV-ІІІ ст. до н. е.). Задовго до польського вченого Миколи Коперника (1473-1543) він висунув ідею геліоцентричної будови світу (від грецьк. Неlios — Сонце), згідно з якою в центрі світоутворення перебуває нерухоме Сонце, а навколо нього обертаються планети.
Геніальність Самосського і Коперника в їхній геліоцентричній системі світу полягає в тому, що вчені зруйнували межу між небом і Землею, а Коперник до того ж висунув гіпотезу, що у Всесвіті діють одні й ті ж закони, справедливі як на Землі, так і в космосі.
2) Початок НОВОЇ ери у фізиці
Видатним фізиком і астрономом XVII ст., безумовно, є Галілео Галілей (1564-1642). Його справедливо вважають засновником експериментальної фізики. Він вперше (1609 р.) використав телескоп для спостереження за небесними світилами і відкрив супутник Юпітера та побачив зорі в Чумацькому Шляху.
XVII ст. в історії фізики та астрономії пов’язане з іменем англійського вченого Ісака Ньютона (1643-1727), який відкрив основні закони механіки та закон всесвітнього тяжіння. Величезна заслуга Ньютона полягає в тому, що він довів універсальність і єдність сили тяжіння, або гравітації. Це значить, що сила, яка діє на яблуко під час його падіння на Землю, і сила, що притягує Місяць, який обертається навколо Землі, мають одну і ту саму гравітаційну природу. Саме сила тяжіння керує рухом зір і галактик, а також зумовлює еволюцію цілого Всесвіту.
3) Вчення про електрику і магнетизм
У створення сучасної науки про електричні і магнітні явища визначний внесок зробили французькі фізики Шарль Кулон (1736-1806) і Андре Ампер (1775-1836), данський фізик Ханс Ерстед (1777-1851), англійські фізики Майкл Фарадей (1791-1867) і Джеймс Максвелл (1831-1879).
ХХ століття стало часом тріумфального входження електромагнетизму в інженерну практику і в життя суспільства. Електродвигуни найрізноманітніших модифікацій і потужностей, телебачення, комп’ютери, сучасні засоби зв’язку тощо надійно і безповоротно ввійшли в наше повсякденне життя.
4) Вчення про теплові двигуни
З XVIII ст. стала бурхливо розвиватися галузь фізики, пов’язана з використанням теплових двигунів. Її розвиток найбільше зумовили дві події. Перша — створення англійським інженером Джеймсом Ваттом (1739-1815) теплової машини. Друга подія — вихід у світ роботи французького інженера і фізика Саді Карно (1796-1832) «Роздуми про рушійну силу вогню і про машини, здатні розвивати цю силу». Вчений провів аналіз наявних на той час парових машин і визначив умови, за яких ККД машин досягав максимального значення. (Тоді ККД машин був не більше 2%, а нині сягає 60% на парогазових пристроях.)
5) Розвиток фізики і астрономії В ХІХ-ХХ століттях
В XIX столітті, завдячуючи фізиці, почався новий етап у вивченні космосу, коли 1814 р. німецький фізик Й. Фраунгофер відкрив лінії поглинання у спектрі Сонця — фраунгоферові лінії. Потім лінії поглинання були виявлені у спектрах інших зір. Саме за допомогою цих спектрів астрономи визначають хімічний склад, температуру і навіть швидкість руху космічних тіл.
1889 р. російський фізик і електромеханік О. С. Попов (1859-1905) висловив думку про те, що електромагнітні хвилі можна використовувати для передання інформації. А от сьогодні електромагнітні хвилі — основний передавач інформації; за їх допомогою здійснюються радіо- і телепередачі, в тому числі і космічний зв’язок. Сьогодні на основі їх використання працює мобільний зв’язок та Інтернет.
Вивчення електричних властивостей р-п-переходу — місця контакту двох напівпровідників р- і n-типу привело до створення 1947 року транзисторів. Буквально за декілька років транзистори, як і напівпровідникові діоди, стали основними елементами всіх радіопристроїв. Сьогодні вони — основа інтегральних схем, без яких, зокрема, сучасний мобільний зв’язок був би нездійсненний.
В 50-х роках XX ст. було відкрито лазерне випромінювання. Нині важко назвати таку галузь техніки і медицини, де б не використовували лазери.
1938 р. було відкрито явище поділу ядер Урану з виділенням енергії. А вже 1942 р. було запущено в експлуатацію перший ядерний реактор, у якому використали ланцюгову ядерну реакцію. Наразі у світі експлуатується близько 400 ядерних реакторів, на яких виробляється понад 6% всієї електроенергії. А наявність ядерної зброї в будь-якої держави говорить нині про її належну військову, а отже, й політичну міцність.
Перелік досягнень фізики і астрономії можна продовжувати безкінечно, тому зупинімося на найбільш важливих.
3. Фізика як основа сучасної астрономії
Фізика не лише створює спеціальні пристрої, як-от, наприклад, телескопи та радіотелескопи, а саме завдяки їй будуються спеціальні космічні апарати для вивчення Всесвіту. Ця наука для астрономії значить ще більше. Так, створена в ХХ ст. видатним німецьким фізиком Альбертом Ейнштейном загальна теорія відносності допомогла астрономам збагнути дивне червоне зміщення ліній поглинання у спектрах далеких галактик, що відкрив американський астроном Едвін Габбл 1929 р. Габбл довів, що галактики розлітаються, і пізніше вчені створили теорію еволюції Всесвіту від його зародження до сьогодення. Це дало поштовх до створення нової науки — космології.
4 жовтня 1957 р. почалася ера космонавтики. Цього дня у Радянському Союзі було запущено у космос перший у світі штучний супутник Землі. У його створенні брали участь також українські вчені, інженери та робітники. Так, зокрема, основну частину радіотехнічного обладнання супутника розробили і виготовили на спеціальних підприємствах міста Харків.
Сьогодні в космосі літають сотні автоматичних станцій, які досліджують не тільки навколоземний простір, але й вивчають інші планети Сонячної системи.
Перспективи фізики й астрономії у вивченні Всесвіту — безмежні.
IV. КОНТРОЛЬ ЗНАНЬ
1. Як пояснити, що астрономія є природничою наукою?
2. Назвіть і коротко схарактеризуйте основні етапи розвитку фізики й астрономії.
3. Як пояснити, що фізика є основою сучасної астрономії?
м