Реферат по физике тема «пять сил природы»
Скачать 367.83 Kb.
|
5. Сила АрхимедаСила Архимеда становится причиной изменения силы тяжести, действующей на тело в результате погружения тела в жидкость. При этом тело как бы выталкивается жидкостью. Эту силу назвали, в честь древнегреческого ученого Архимеда. Архимеду поручили проверить честность ювелира и определить, сделан венец из чистого золота или с примесями других металлов и нет ли внутри него пустот. Однажды, размышляя об этом, Архимед погрузился в ванну, и заметил, что вытесненная его телом вода пролилась через край. Гениального учёного тут же осенила яркая идея, и с криком «Эврика, эврика!» он, как был нагой, бросился проводить эксперимент. Идея Архимеда очень проста. Тело, погружённое в воду, вытесняет столько жидкости, каков объём самого тела. Поместив венец в цилиндрический сосуд с водой, можно определить, какое количество жидкости он вытеснит, т. е. узнать его объём. А, зная объём и взвесив венец, легко вычислить удельную массу. Это и даст возможность установить истину: ведь золото — очень тяжёлый металл, а более лёгкие примеси, и тем более пустоты, уменьшают удельную массу изделия. Закон гидростатики – одно из крупнейших достижений античной науки. Рассмотрим примеры проявления и использования в природе, закона Архимеда. Этот закон широко применяется в кораблестроении. Глубина, на которую плавающее судно погружается в воду, называют осадкой судна. Судна недолжны, погружаться ниже - грузовой ватерлинии. Это линия соприкосновения поверхности воды с корпусом судна. Массу воды, вытесняемой плавающим судном, называют водоизмещением воды. Водоизмещение судна совпадает с его собственной массой и выражается в тоннах. Максимальное допустимое водоизмещение судна соответствует его погружение в воду по грузовую марку. Суда, способные плавать под водой называют подводными, а все остальные наводными. Используют закон Архимеда и подводники. Если подводная лодка плывет между слоями воды с разной температурой, ее балласт подбирают таким образом, чтобы обеспечить небольшую перегрузку для теплого слоя и недогрузку для холодного. В этом случае лодка лежит на холодном слое, не нуждаясь в специальных мерах для поддержания равновесия. Для батискафа с небольшой отрицательной плавучестью слой более плотной воды может играть роль уравновешивающего «жидкого грунта». При переходе подводной лодки из морских глубин в устье реки, подводники тщательно следят за расстоянием между лодкой и дном, так как в пресной воде выталкивающая сила Архимеда меньше, чем в морской, и при недосмотре со стороны экипажа, лодка может сесть на илистый грунт речного устья. Закон Архимеда был настолько прост, и имел настолько большое практическое значение в жизни людей, что люди безоговорочно приняли его. Используя законы гидростатики, человек все полнее познает условия жизни в водной среде и все больше подчиняет водную стихию своей власти. 6. Сила АмпераОткрытие Эрстедом в 1820 году действия электрического тока на магнитную стрелку привлекает внимание Ампера к явлениям электромагнетизма. Ампер ставит многочисленные опыты, изобретает для этой цели сложные приборы, которые изготавливает за свой счёт, что сильно подрывает его материальное положение. С 1820 по 1826 год Ампер опубликовал ряд теоретических и экспериментальных трудов по электродинамике и почти еженедельно выступал с докладами к Академии наук. В 1822 году он выпустил “Сборник наблюдений по электромагнетизму”, в 1823 году – “Конспект теории электродинамических явлений” и, наконец, в 1826 году – знаменитую “Теорию электродинамических явлений, выведенных исключительно из опыта”. Ампер получает всемирную известность как выдающийся физик. Ампер дал название “электродинамика” совокупности новых электрических явлений и отказался от понятия “электромагнетизм”, которое тогда уже фигурировало в терминологии физики. Ампер отбросил понятие “электромагнетизм”, по-видимому, по той причине, что считал теорию явлений, происходящих при взаимодействии токов, не нуждающихся в гипотезе того времени о магнитной жидкости. Он считал, что пока речь идёт только о взаимодействиях между током и магнитом, наименование “электромагнитные явления” было вполне уместно, так как оно подразумевало одновременное проявление электрических и магнитных эффектов, открытых Эрстедом. Но когда было установлено взаимодействие между токами, честь открытия которого принадлежит Амперу, то стало ясно, что здесь участвуют не магниты, а два или несколько электрических токов. “Поскольку явления,- писал он,- о которых здесь идёт речь, могут быть вызваны лишь электричеством, находящемся в движении, я счёл нужным обозначить их наименованием электродинамические явления”.10 История электричества и магнетизма богата наблюдениями и фактами, различными взглядами и представлениями о сходстве и различии электричества и магнетизма. Впервые свойства магнитного железняка и янтаря описал Фалес Милетский в 6 веке до н.э., собравший значительный материал наблюдений. Его опыты были чисто умозрительными, не подтверждёнными опытами. Фалес дал малоубедительное объяснение свойствам магнита или натёртого янтаря, приписывая им “одушевлённость”. Через столетие после него Эмпедокл объяснял притяжение железа магнитом “истечениями”. Позднее подобное же объяснение в более определённой форме было представлено в книге Лукреция “О природе вещей”. Высказывания о магнитных явлениях имелись и в сочинениях Платона, где он описывал их в поэтической форме. Представления о существе магнитных действий были у учёных более близкого к нам времени – Декарта, Гюйгенса и Эйлера, причём эти представления в некоторых отношениях не слишком отличались от представлений древних философов. Со времени античности до эпохи Ренессанса магнитные явления использовались либо как средство развлечения, либо как полезное устройство для усовершенствования навигации. Правда, в Китае буссоль применялась для навигации ещё до нашей эры. В Европе она стала известна лишь в 13 веке, хотя впервые упоминается в трудах средневековых авторов – англичанина Некаме и француза Гио де Провенс в конце 12 века. Первым экспериментатором, занявшимся магнитами, был Петр Перегрин из Марикура (13 век). Он опытным путём установил существование магнитных полюсов, притяжение разноимённых полюсов и отталкивание одноимённых. Разрезая магнит, он обнаружил невозможность изолировать один полюс от другого. Он выточил сфероид из магнитного железняка и пытался экспериментально показать аналогию в магнитном отношении между этим сфероидом и землёй. Этот опыт впоследствии ещё более наглядно воспроизвёл Гильберт, 1600 год. Затем в области изучения магнитных явлений наступило почти трёхвековое затишье. Древние (например, Теофраст) в 4 веке до н.э. обнаружили, что, кроме янтаря, и некоторые другие вещества (гагат, оникс) способны в результате трения приобретать свойства, впоследствии названный электрическими. Однако в течение долгого времени никто не сопоставил магнитные и электрические действия и не выказал мысли об их общности. Одним из первых средневековых учёных (а возможно, и самым первым), кто вёл попутное наблюдение фактов, могущих навести на представления о взаимодействиях, сходстве или различии электрических и магнитных явлений, был Кардан, который внёс в этот вопрос некоторую упорядоченность. В сочинении “О точности” 1551 года он указывает на установлении им в результате экспериментов безусловного различия между электрическими и магнитными притяжениями. Если янтарь способен притягивать всякие лёгкие тела, то магнит притягивает только железо. Наличие препятствия (например, экрана) между телами прекращает действие электрического притяжения лёгких предметов, но не препятствует магнитному притяжению. Янтарь не притягивается теми кусочками, которые он сам притягивает, а железо способно притягивать сам магнит. Далее: магнитное притяжение направлено преимущественно к полюсам, лёгкие же тела притягиваются всей поверхностью натёртого янтаря. Для создания электрических притяжений необходимы, по мнению Кардана, трение и теплота, в то время как природный магнит проявляет силу притяжения без какой-либо его предварительной подготовки. Наиболее яркий экспериментальный метод и именно в области магнитных и электрических явлений освоил Уильям Гильберт, возобновивший приёмы Петра Перегрина и развивший их. Вышедшее в 1600 году его сочинение о магнитах включало шесть книг и составило эпоху в научной литературе. Оно стало источником, которым пользовался Галилей и Кеплер, когда объясняли эксцентричность орбит притяжениями и отталкиваниями между солнечными и планетарными магнитами. Гильберт излагает соображения о сходствах и различиях магнитных и электрических явлений и приходит к выводу, что электрические явления отличны от явлений магнитных. В 1629 году Николо Кабео опубликовал сочинение о магнитной философии, в котором впервые указал на существование электрических отталкиваний. Кабео, как и Гильберт, высказывал мысль о “сфере действия” магнита, которая ограничивается некоторым пространством вокруг тела. Так ещё неясно намечалось представление о магнитном поле. Эта мысль с большей определённостью была высказала Кеплером, который пришёл к понятию “линии действия”, составляющих в своей совокупности “сферу действия” вокруг каждого из полюсов. Тогда явления электричества и магнетизма объяснялись действием невидимой тончайшей жидкости – эфира. В 1644 году Декарт опубликовал свой известный труд “Принципы философии”, где было уделено место вопросам магнетизма и электричества. По Декарту, вокруг каждого магнита существует тончайшее вещество, состоящее из невидимых вихрей. Мнение Гильберта о коренном различии между электричеством и магнетизмом прочно удерживалось в науке более полутора столетий. Ф.У.Т.Эпинус, занимавшийся исследованием электричества и магнетизма, заставил учёных обратиться к вопросу о сходстве этих двух явлений. Он также положил начало новому этапу в истории теоретических исследований в данной области, – он обратился к расчётным методам исследования. На новом этапе развития теорий электричества и магнетизма, открытом трудами Эпинуса, особо важными были работы Кевендиша и Кулона. Кевендиш в своём сочинении 1771 года рассмотрел разные законы электрических действий с точки зрения обратной их пропорциональности расстоянию (1/r n). Величину n он утвердил равной 2. Он вводит понятие о степени наэлектризованности проводника (то есть ёмкости) и об уравнивании этой степени у двух наэлектризованных тел, соединённых между собой проводником. Это первое количественное уточнение о равенстве потенциалов. В 1785 году Кулон произвёл свои знаменитые исследования количественных характеристик взаимодействия между магнитными полюсами, с одной стороны, и между электрическими зарядами – с другой. Кроме того, он ввёл понятие о магнитном моменте и приписал эти моменты материальным частицам. Вот примерно совокупность тех представлений, которые могли создаться у Ампера до 1800 года, когда впервые был получен электрический ток, и начались исследования явлений гальванизма. Новая эпоха в области электричества и магнетизма началась на рубеже 18 и 19 веков, когда Александро Вольта опубликовал сообщение о способе производить непрерывный электрический ток. Вслед за этим довольно быстро по историческим меркам были открыты разнообразные действия гальванического электричества, то есть электрического постоянного тока; в частности способность тока разлагать воду и химические соединения (Карлейль и Никольсон, 1800; Петров, 1802; Гей-Люссак и Готро, 1808; Дэви, 1807); производить тепловые действия, нагревая проводник (Тенар, 1801, и другие); и многое другое. Историческое открытие, столь важное для последующего развития науки об электричестве и магнетизме и получившее название электромагнетизма, произошло в 1820 году. Оно принадлежало Г.Х.Эрстеду, впервые заметившему действие проводника с током на магнитную стрелку компаса. До 1820 года Ампер обращался к изучению электричества лишь случайно. Однако с момента, когда появились первые сведения об открытии Эрстедом действий тока на магнит, и до конца 1826 года Ампер изучал явления электромагнетизма настойчиво и целеустремлённо. Ампер сам заявлял, что главный толчок его исследованиям в области электродинамики дало открытие Эрстеда. К открытию Ампером механических взаимодействий между проводниками, по которым протекает, учёного привели логические предпосылки: два проводника, на которые действует магнитная стрелка и каждый из которых в свою очередь по закону действия и противодействия действует на неё, должны каким-то образом действовать и друг на друга. Математические же знания помогли ему выявить, каким образом взаимодействие токов зависит от их расположения и формы. Проходит ещё неделя. На заседании 25 сентября 2001 года Ампер вновь выступает с сообщением, в котором он развивает ранее изложенные соображения. Протокольная запись Академии наук гласит: ”Я придал большое развитие этой теории и известил о новом факте притяжения и отталкивания двух электрических токов без участия какого-либо магнита, а также о факте, который я наблюдал со спиралеобразными проводниками. Я повторил эти опыты во время этого заседания”.11 Затем выступления Ампера в Академии наук следовали одно за другим. Это было в жизни Ампера время, когда он весь был поглощён опытами и разработкой теории. Работы Ампера, относящиеся к электродинамике, развивались логически и прошли через несколько этапов, будучи тесно между собой связанными. Начальные его исследования в этой области касались выяснения действий электрической цепи, по которой проходит ток, на другую цепь и оценивали явления лишь качественно. Ампер был первым, кто обнаружил действие тока на ток, он был первым, кто поставил опыты для выяснения этого. Ранние работы Ампера по электродинамике позволяют предполагать, что его начальные представления об электричестве сводилось к “макроскопическим” токам: частицы в стержне стального магнита действовали как пары, составляющие вольтов столб, и, таким образом, вокруг стержня оказывался соленоидообразный электрический ток. Мысль о молекулярных электрических токах у него возникла позднее. Исходным материалом для Ампера служили опыты и наблюдения. Экспериментируя, он пользовался разнообразными приёмами и аппаратурой, начиная с простых комбинаций проводников или магнитов и кончая построением довольно сложных приборов. Результаты опытов и наблюдений служили для него основанием для объяснения характеристик или свойств явлений, создания теории и указания возможных практических выводов. Затем Ампер математически обосновывал высказанную им теорию; это иногда требовало специальных математических методов, чем Амперу и приходилось попутно заниматься. В итоге Ампер создал прочное основание для нового раздела физики, названного им электродинамикой. Основные идеи электродинамики Ампера таковы. Во-первых, взаимодействия электрических токов. Здесь делается попытка разграничить две характеристики состояний, наблюдаемой в электрической цепи, и дать им определение: это – электрическое напряжение и электрический ток. Ампер впервые вводит понятие “электрический ток”, и вслед за этим понятие “направление электрического тока”. Для констатации наличия тока и для определения его направления и “энергии” Ампер предлагает пользоваться прибором, которому он дал название гальванометра. Таким образом, Амперу принадлежит идея создания такого измерительного прибора, который мог бы служить для измерения силы тока. Ампер считал нужным внести также уточнение в наименование полюсов магнита. Он назвал южным полюсом магнитной стрелки тот, который обращён на север, а северным полюсом тот, который направлен на юг. Ампер чётко указывает на различие между взаимодействием зарядов и взаимодействием токов: взаимодействие токов, прекращается с размыканием цепи; в электростатике притяжение обнаруживается при взаимодействии разноимённых электричеств, отталкивания – при одноимённых; при взаимодействии токов картина обратная: токи одного направления притягиваются, а разных знаков – отталкиваются. Кроме того, он обнаружил, что притяжение и отталкивание токов в вакууме происходит так же, как в воздухе. Перейдя к исследованию взаимодействий между током и магнитом, а также между двумя магнитами, Ампер приходит к выводу о том, что магнитные явления вызываются исключительно электричеством. Основываясь на этой своей идее, он высказывает мысль о тождестве природного магнита и контура с током, названного им соленоидом, то есть замкнутый ток должен считаться эквивалентным элементарному магниту, который можно себе представить в виде “магнитного листка” – бесконечно тонкой пластины магнитного материала. Ампер формулирует следующую теорему: «какой угодно малый замкнутый ток действует на любой магнитный полюс так же, как будет действовать малый магнит, помещённый на месте тока, имеющий ту же магнитную ось и тот же магнитный момент».12 Мысль о тождестве действия магнитного листка и элементарного кругового тока подтвердилась математически посредством теоремы Ампера о преобразовании двойного интеграла по поверхности в простой интеграл по контуру. Второй фундаментальный труд Ампера, содержание которого перепечатывалось в других источниках, называется “О выводе формулы, дающей выражение для взаимодействия двух бесконечно малых отрезков электрических проводников”. Эта работа посвящена математическому выражению для силы взаимодействия между двумя бесконечно малыми токами, расположенными произвольно в пространстве. Ампер также стал автором методов измерения электродинамических действий и соответствующих приборов, которые не потеряли своего значения и в наше время. Гигантская работа Ампера над “Теорией” протекала в очень трудных условиях. “Я принуждён бодрствовать глубокой ночью…Будучи нагружен чтением двух курсов лекций, я тем не менее не хочу полностью забросить мои работы о вольтаических проводниках и магнитах. Я располагаю считанными минутами”,- сообщает он в одном из писем.13 IV. ЗаключениеВот, по моему мнению, основные силы природы. И все они занимают важную роль в нашей жизни. На первое место я бы поставила силу всемирного тяготения. Но не стоит, и забывать силу трения, без которой мы и ходить бы не смогли. И в то же время нам хотелось бы уменьшить её. Немаловажную роль играет знание силы Архимеда. Именно эта сила помогает ученым ставить на воду громадные суда и помогать ходить под водой подводным лодкам. Немаловажным типом взаимодействия является электромагнитное взаимодействие силы Ампера. Но ученые не останавливаются на достигнутом. Они движут науку вперед, и кто знает, может в будущем нам удастся ограничить воздействия силы всемирного тяготения. Привести к нулю силу трения. Мир, к счастью, не стоит на месте, и окружающие нас тела движутся со всевозможными ускорениями. Причиной этих ускорений, как я уже знаю, является взаимодействие тел. Способность взаимодействовать является важнейшим свойством тел. В сущности, вся физика есть не что иное, как изучение различных взаимодействий. И величайшим достижением физики является установление того факта, что все бесконечное многообразие физических процессов, происходящих в нашем мире, можно объяснить существованием в природе всего лишь четырех типов фундаментальных взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, сильное, слабое. IV. Список литературы
1 Энциклопедия для детей. Физика/Глав. ред. В.А.Володин – М.: Аванта+, 2002. – с. 34 2 Энциклопедия для детей. Физика/Глав. ред. В.А.Володин – М.: Аванта+, 2002. – с. 34 3 Там же 4 Саенко П.Г. Физика: учебное пособие. – М.: Просвещение, 1990. – с. 91 5 Энциклопедия для детей. Физика/Глав. ред. В.А.Володин – М.: Аванта+, 2002. – с. 44 6 Гулиа Н.В. Удивительная физика: о чем умолчали учебники. – М.6 Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. с. 180 7 Гулиа Н.В. Удивительная физика: о чем умолчали учебники. – М.6 Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. с. 182 8 Энциклопедия для детей. Физика/Глав. ред. В.А.Володин – М.: Аванта+, 2002. – с. 36 9 Энциклопедия для детей. Физика/Глав. ред. В.А.Володин – М.: Аванта+, 2002. – с. 89 10 Гулиа Н.В. Удивительная физика: о чем умолчали учебники. – М.6 Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. с. 189 11 Гулиа Н.В. Удивительная физика: о чем умолчали учебники. – М.6 Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. с. 182 12 Гулиа Н.В. Удивительная физика: о чем умолчали учебники. – М.6 Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. с. 182 13 Там же |
Похожие:
 | Тема урока: «Организационная структура Вооружённых Сил России, виды... Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности (специальностям) | | Реферат по экологии Ученицы 11 «г» класса (экстернат) Поэтому человек никогда не одинок полностью. С ним всегда его мысли и чувства. Вот насчёт чувств и эмоций, связанных с экологией,... |
| Реферат в работе проведен сравнительный анализ школьной программы... Создание программы профильного уровня по физике (раздел «Электричество») с использованием современных информационных технологий при... | | Специальная общеобразовательная школа №8 открытого типа Проектно Принципы симметрии играют важную роль в физике и математике, химии и биологии, физике и архитектуре, живописи и скульптуре, поэзии... |
| Урок по физике в 7 классе на тему: «Рычаг. Равновесие сил на рычаге» Цель урока: ввести понятие «простой механизм»; выяснить условие равновесия рычага | | Урок по окружающему миру 4 класс Тема : Разнообразие природы нашей Родины Тема: Разнообразие природы нашей Родины. Обобщение знаний о природных зонах России |
| Реферат по физике на тему: “ великие механики” Сама тема «Великие Механики» достаточно узкая, ведь Великих механиков не так много, да и про них много не расскажешь, поэтому в моем... | | Реферат по физике на тему: “ великие механики” Сама тема «Великие Механики» достаточно узкая, ведь Великих механиков не так много, да и про них много не расскажешь, поэтому в моем... |
| Реферат по физике на тему: “ великие механики” Сама тема «Великие Механики» достаточно узкая, ведь Великих механиков не так много, да и про них много не расскажешь, поэтому в моем... | | Урок во 2 классе Тема: «Царства живой природы» Дом природы; картинки с объектами живой и неживой природы; конверты с представителями царства животных для работы в парах, карточки... |
| Реферат: Тема: «Трудовое воспитание дошкольников» В энциклопедическом словаре понятие «труд» трактуется как «целесообразная деятельность человека, направленная на видоизменение и... | | Реферат гуу 28 2009 799, ancher77@mail ru Icq 170552870 содержание... ... |
| Урок по предмету «Наш мир». 4 класс. Тема: Разнообразие природы нашей... Цели: Обобщить и углубить знания учащихся, установить основные причины изменения природы с севера на юг, показать значение разнообразия... | | Методические указания для проведения семинара по мобилизационной подготовке Тема №8 ... |
 | Реферат по физике тема: Голография Так, исследования в области электромагнетизма привели к появлению телефонов и позже мобильных телефонов, открытия в термодинамике... | | Программа «здоровье» Это во многом связано с увеличением частоты проявления разрушительных сил природы, числа промышленных аварий и катастроф, опасных... |
