ця робота була зроблена на замовлення!

список оригінальних робіт (більше 100) в режимі off-line ви можете подивитися за адресою:

http://www.sinor. ru/~ ranger/Ref

також ви знайдете багато навчальної літератури та статей з усіх предметів у моїй бібліотеці on-line

http://www.sinor.ru/ ~ ranger

Державний комітет з вищої освіти Російської Федерації

Новосибірська державна академія економіки і управління

Кафедра концепцій сучасного природознавства

контрольна робота по курсу: Концепції Сучасного Природознавства

Варіант 5

Виконав ст. 1-го курсу

заочного факультету

спец. Бухоблік і аудит

Новосибірськ 1999
1. Використання законів збереження імпульсу і моменту імпульсу в сучасній цивілізації

Закони збереження імпульсу і моменту імпульсу виконуються при будь-якомувзаємодії, про це свідчать численні експериментальнідані. Таким чином, ці закони справедливі в мега-, макро-і мікросвіті,і називаються великими законами збереження.
У мега світі закон збереження моменту імпульсу пояснює спостерігається формугалактик. Кожна галактика утворювалася з дуже великої маси газу
(близько 1039-1040 кг), що володіє початковим моментом імпульсу.
Широке застосування в сучасній техніці має гіроскоп. Гироскоп - цеосе симетричне тіло, швидко обертається навколо своєї геометричної осі.
Найпростішим прикладом цього приладу є знайома всім ще з дитинстваіграшка - дзига. Вісь обертання зберігає своє напрямку в просторінезмінним, якщо для утримання гіроскопа використовувати так званийКарданов підвіс. Такі пристрої знайшли широке застосування в авіації ікосмонавтики, в пристроях, що забезпечують орієнтацію судів поблизумагнітного поля Землі.
При виборі вогнепальної зброї перевага віддається нарізної попорівняно з гладкоствольною. Нарізна зброю, як відомо, стріляє навеликі відстані і з більшою точністю. Проходячи через стовбур, кулязакручується і набуває момент імпульсу, спрямований вздовж швидкості їїруху. Цей момент імпульсу надає пулі стійку орієнтацію впросторі, так, що різні турбулентності повітря, що виникають у силушвидкого її руху, не можуть відхилити її від мети.
З досвідчених даних добре відомо, що елементарні частинки маютьвнутрішнім моментом імпульсу.
Експериментальні методи дослідження елементарних часток засновані назакон збереження імпульсу. При зіткненні елементарні частинки залишаютьвидимі сліди (треки) в спеціальних камерах, заповнених перенасищенниміпарами води або перегрітої рідиною. При цьому висновки про масу та властивостіелементарних частинок робляться на підставі закону збереження імпульсу.
У грі "більярд" стикаються кульки з рівною масою. Як можна помітитиз досвіду або укласти із закону збереження імпульсу, при зіткненні двохкульок з рівною масою, один з яких спочив, що рухається кулька призіткненні передасть частину або весь свій імпульс що спочиває, а самсповільнить чи зупинить свій рух. При зіткненні з кульокістотно різними масами напрямок і швидкість руху змінить тількилегкий кульку. З цієї причини в багатьох видах спорту учасниківзмагань ділять на групи з приблизно однаковою масою учасників укожної з них.
Будь-який рух матеріальних тіл здійснюється в суворій відповідності дозаконом збереження імпульсу. Тому освоєння навколоземного простору іпольоти в космос неможливі без застосування реактивної тяги. Закон збереженняімпульсу ставить непрості питання перед "уфологами" періодичновступають в "контакт" з "інопланетним розумом".

2. поясніть поняття інертною і гравітаційної маси. Виходячи з яких фактів робиться твердження про їх еквівалентності? Щоб змінилося в навколишньому світі, якщо б ці маси не були пропорційні один одному.

Галілей відкрив явище падіння всіх тіл на Землі з однаковим прискоренням.
Маса m пов'язана з вагою тіла, але сам вага залежить від маси тіла того, доякому притягається маса m. Отже, вага не може служитикоефіцієнтом пропорційності між силою та прискоренням, тому і вводятьпоняття інертною маси M, яка характеризує "небажання" тіла зрушитиз місця. Маса не залежить від напрямку руху (це багаторазовоперевірялося експериментально) і з точністю до 10-9является скалярною (лат.scataris "ступінчастий") величиною.
Ньютон зв'язав поняття маси і ваги тіла. Для перевірки виводи Галілея,
Ньютон провів серію дослідів з маятниками і переконався, що свинцевий ідерев'яний кулі падають з однаковими прискореннями, значить, Земля в цьомувипадку однаково діє на обидва кулі. Такий вплив Землі на кожен шар
(або кожне тіло) можна виражати вагою, яка вимірюється на вагах шляхомпорівняння з вагою тіла, прийнятої за одиницю. Розвиваючи думку Галілея,
Ньютон вводить поняття сили F = MW як міру дії одного тіла на інше,ототожнюючи вага з силою дії, що чиниться на нього Землею.
У Ньютона маса - єдина причина гравітаціонноного взаємодії.
Маси що входять в рівняння закону всесвітнього тяжіння, називаютьгравітаційними. На відміну від інертних мас які служать коефіцієнтомпропорційності між силою, що діє на тіло, і його прискоренням,гравітаційні маси визначають силу гравітаційної взаємодії міжтеламі.Інертная маса була визначена в динамічному досвіді: прикладаєтьсявідома сила, вимірюється прискорення, і з формули F = MW виводітся маса
М. В законі гравітаційної взаємодії інша маса, вона можевизначатися з статичного експерименту: вимірюють силу взаємодіїміж двома тілами, розташованими на певній відстані.
Галілей прийшов до висновку про пропорційність гравітаційної m і інертною
М мас, скидаючи тіла з висоти. Спробуємо простежити за його міркуваннями.
Припустимо, ми кинули вниз одночасно два тіла, що відрізняються вагою, - m1gі m2g. Згідно з другим законом Ньютона, їх прискорення відповідно будутьвизначаться з співвідношень: F1 = M1W1 і F2 = M2W2. Сила, що діє накожне тіло, дорівнює його вазі: m1g = M1W1 і m2g = M2W2. Прискорення кожноготіла при падінні одно: W1 = (m1/M1) g і W2 == (m2/M2) g. Експеримент
Галілея показав, що всі тіла при відсутності опору падають зоднаковим прискоренням, тобто відношення прискорень дорівнює одиниці, або
(W1/M2) = (m1/М1) (М2/m2) = 1. Це можливо тільки при пропорційностіінертною і гравітаційної мас.
Останні експерименти підтверджують рівність m = М з точністю до 10-11.
Досліди угорського фізика барона Лоранда фон Ет-вішав показалиуніверсальний характер пропорційності гравітаційної та інертною мас,тобто при відповідному виборі одиниць виміру коефіцієнтпропорційності можна зробити рівним одиниці. Універсальність означаєпропорційність мас для всіх речовин, тому вони вимірюються в грамах.
Теорія Ньютона не пояснює причину цієї пропорційності.
Наочним підтвердженням збігу інертною і гравітаційної мас служитьтой факт, що всі тіла незалежно від маси і складу падають на Землю зодним і тим же прискоренням вільного падіння. Стан невагомості - цестан вільного падіння.

3. Поясніть принцип Лешательє. Знайдіть приклади застосування цього принципу поза хімії

Оскільки більшість хімічних реакцій не йде до кінця, то стаєважливим поняття рівноваги між прямою і зворотною реакціями. У якийсьмомент їх швидкості зрівняються, і в даній системі за даних умоввстановиться динамічне равновеcue. Вивести систему з рівноваги можнатільки змінивши умови згідно з принципом, запропонованим у 1884 р. Анрі Луї
Ле: "Якщо в системі, що знаходиться в рівновазі, змінити один з факторіврівноваги, наприклад, збільшити тиск, то відбудеться реакція,супроводжується зменшенням обсягу, і навпаки. Якщо ж такі реакціївідбуваються без зміни обсягу, то зміна тиску не буде впливати нарівновагу ".
Зараз цей принцип формулюють так: зовнішній вплив, що виводитьсистему із стану термодинамічної рівноваги, викликає в нійпроцеси, спрямовані на ослаблення результатів такого впливу або, щесучасніше, що система виведена зовнішнім впливом зі стану змінімальним виробництвом ентропії, стимулює розвиток процесів,спрямованих на послаблення зовнішнього впливу. Лешательє застосовував цейзакон у промислових умовах для оптимізації синтезу аміаку, виробництваскла і цементу, виплавки металів, одержання вибухових речовин.
Каталізатори, як виявилося, не впливають на стан рівноваги: вониоднаково впливають на пряму і зворотну реакції, прискорюють досягненнярівноваги, але не зрушують його.
Прикладом застосування цього принципу поза хімії може бути наступнаситуація:

Масове розмноження гризунів тягне за собою збільшення чисельностіхижаків і паразитів. Вони скорочують чисельність популяції гризунів. Алеслідом за цим скорочується чисельність хижаків, тому що вони починаютьгинути від голоду. Тобто Рівновага в екосистемі відновлюється.

4. Поясніть поняття «фази» і «фазового переходу». Які фазові переходи відносять до фазових переходах першого і другого родів, що лежить в основі такої класифікації. Наведіть приклади.

фазами називають різні однорідні частини фізико-хімічних систем.
Однорідним є речовина, коли всі параметри стану речовиниоднакові у всіх його елементарних обсягах, розміри яких великі запорівняно з міжатомних станами. Суміші різних газів завждистановлять одну фазу, якщо в усьому обсязі вони знаходяться в однаковихконцентраціях. Одна і та ж речовина в залежності від зовнішніх умов можебути в одному з трьох агрегатних станів - рідкому, твердому абогазоподібному. У залежності від зовнішніх умов система може перебувати врівновазі або в одній фазі, або відразу в декількох фазах.
Під час фазового переходу температура не змінюється, але змінюється обсягсистеми. Фазові переходи бувають декількох родів. Існують такі умовитиску і температури, при яких речовина знаходиться в рівновазі врізних фазах. Температури, при яких відбуваються переходи з однієї фази віншу, називаються температурами переходу. Вони залежать від тиску, хоча ірізною мірою: температура плавлення - слабше, температурипароутворення і сублімації - сильніше.
Зміни агрегатних станів речовини називаються фазовими переходами 1 --го роду, якщо: 1) температура постійна під час всього переходу; 2)міняється обсяг системи; 3) змінюється ентропія системи.
Щоб відбувся такий фазовий перехід, потрібно даній масі речовиниповідомити певну кількість тепла, що відповідає прихованої теплотиперетворення. Справді, при переході з більш конденсованої фази вфазу з меншою щільністю потрібно повідомити деяку кількість енергії вформі теплоти, яке піде на руйнування кристалічної решітки (приплавленні) або на видалення молекул рідини один від. друга (припаротворенні). Під час перетворення прихована теплота піде наподолання сил зчеплення, інтенсивність теплового руху не зміниться, врезультаті температура залишається постійною. При такому переході ступіньбезладдя, отже, і ентропія, зростає. Якщо процес йде взворотному напрямку, то прихована теплота виділяється.
Фазові переходи 2-го, 3-го і т.д. пологів пов'язані з порядком тихпохідних термодинамічного потенціалу ДФ, які відчувають кінцевізміни в точці переходу.
Така класифікація фазових перетворень пов'язана з роботами фізика -теоретика Пауля Еренфеста. Так, у випадку фазового переходу 2-го роду вточці переходу відчувають скачки похідні другого порядку: теплоємністьпри постійному тиску з =-Т (д2Ф/дТ2), стискальність (=- (1/V0) (д2Ф/дp2),коефіцієнт теплового розширення (= (1/V0) (д2Ф/дTp), тоді як першепохідні залишаються безперервними. Це означає відсутність виділення
(поглинання) тепла та зміни питомої обсягу (Ф - термодинамічнийпотенціал).
У 1937 р. Ландау показав, що фазові переходи 2-го роду пов'язані ззміною симетрії системи: вище точки переходу система, як правило,володіє більш високою симетрією. Наприклад, у магнетику спінові моментивище точки орієнтовані хаотично, і одночасне обертання всіх спинівнавколо однієї осі на однаковий кут не змінює властивостей системи. Нижче точкипереходу спини мають деяку переважну орієнтацію, і одночаснийїх поворот змінює напрямок магнітного моменту системи. Ландау ввівкоефіцієнт впорядкування і розклав термодинамічний потенціал в точціпереходу за ступенями цього коефіцієнта, на основі чого побудувавкласифікацію всіх можливих типів переходів, а також теорію явищнадплинності і надпровідності.
У навколишньому нас природі ми особливо часто спостерігаємо фазові переходиводи. При переході води в пару відбувається спочатку випаровування - перехідповерхневого шару рідини на пару, при цьому в пар переходять тільки самішвидкі молекули: вони повинні подолати тяжіння навколишніх молекул,тому зменшуються їх середня кінетична енергія і, відповідно,температура рідини. Спостерігається в побуті і зворотний процес - конденсація.
Обидва ці процеси залежать від зовнішніх умов. У деяких випадках міжними встановлюється динамічна рівновага, коли число молекул,що залишають рідину, стає дорівнює кількості молекул, що повертаються в неї.
Досвід показує, що насичений пар, або пар, що знаходиться в динамічномурівновазі зі своєю рідиною, не підпорядковується закону Бойля - Маріотта,оскільки його тиск не залежить від об'єму. Процеси випаровування іконденсації води зумовлюють складні взаємодії атмосфери ігідросфери, мають важливе значення у формуванні погоди і клімату. Міжатмосферою і гідросферою відбувається безперервний обмін речовиною (кругообігводи) і енергією.
Дослідження показали, що з поверхні Світового океану, що становить
94% земної гідросфери, за добу випаровується близько 7 000 км3 води і приблизностільки ж випадає у вигляді опадів. Водяний пар, захоплюємося конвекційнимрухом повітря, піднімається вгору і потрапляє в холодні шари тропосфери.
У міру підйому пар стає все більш насиченим, потім конденсується,утворюючи дощові і хмарні краплі. У процесі конденсації пари в тропосферіза добу виділяється близько 1,6-1022 Дж теплоти, що в десятки тисяч разівперевершує що виробляється людством енергію за той же час.
Якщо процес переходу рідини в пару відбувається у всьому обсязі, то йогоназивають кипінням. Розрив бульбашок на поверхні киплячій рідинисвідчить, що тиск пари в них перевищує тиск надповерхнею рідини.
Пізньої осені, коли після сирої погоди настає різке похолодання, нагілках дерев і на дротах можна спостерігати іній - це десубліміровавшіекристали льоду. Подібне явище використовують при зберіганні морозива,коли вуглекислота охолоджується, тому що переходять у пар молекули забираютьенергію. На Марсі явища сублімації і десублімаціі вуглекислоти в йогополярних шапках грають таку ж роль, що і випаровування - конденсація ватмосфері та гідросфері Землі.

5. у чому унікальність будови атома вуглецю і чому він так розповсюджений у з'єднаннях. Чому наше життя іноді називають вуглецевої.

З точки зору хімії життя - це всілякі перетворення різноманітнихвеликих і складних молекул, головним елементом яких є вуглець. Вінважливий не з точки зору поширеності на Землі, в земній корі вуглецювсього 0,055%, у той час як кисню 60,50%, кремнію 20,45% і навітьтитану 0,27%. В атмосфері двоокису вуглецю 0,03%, тобто вуглецю всього
0,008%. Всі біологічні функціональні речовини, крім кількох солей іводи, містять вуглець. Це білки, жири, вуглеводи, гормони, вітаміни. Числосполук вуглецю величезне. Вони називаються органічними сполуками,оскільки колись вважалося, що такі молекули можуть утворюватисятільки в живих організмах.
Органічна хімія присвячена вивченню вуглецю і його сполук. Атомнийномер вуглецю - 6, його ядро містить шість протонів і шість нейтронів,навколо ядра обертаються шість електронів, маса атома С дорівнює 12. Прихімічних реакціях вуглець здатен приєднати 4 електрона і утворитистійку оболонку з восьми електронів, тобто має валентність, рівнучотирьох, і здатний до міцної ковалентного (приєднанням електронів)зв'язку. Наприклад, емпірична формула одного з таких міцне з'єднання?? --метану - СН4, а в структурному зображенні - це тетраедр (чотирисиметричні зв'язку вуглецю).
Унікальною властивістю вуглецю є його здатність утворюватистабільні ланцюги і кільця, які забезпечують різноманітність органічнихсполук, причому ці зв'язки можуть бути кратними. При цьому важливорозташування атомів в просторі, що призводить до оптичноїактивності речовини, до відмінності в повороті площини поляризації що проходитьсвітла (рис. 1). Структурні формули наочно відображають зв'язок формули зівластивостями речовини, з їх допомогою стало можливим пояснення ізомерії іпророкування властивостей ще невідомих сполук.

Рис. 1. Способи з'єднання атомів вуглецю один з одним Риски звільними кінцями при кожному атомі вуглецю показують, що він можеутворювати зв'язку з атомами інших елементів (зазвичай це водень,кисень, азот, сірка)
Знаючи валентність вуглецю, можна досить просто зобразити положеннявсіх відсутніх водневих атомів, що дозволяє зосередити увагу нанайбільш важливих зв'язках і хімічних групах. Такі міцні ковалентнізв'язку вуглець може утворювати і з атомами інших елементів (Н, О, Р, N,
S), і з вуглецевими (С-С зв'язок). Внутрішнє органіки відміну від більшостінеорганічних сполук виражається в тому, що хімічні зв'язки, якправило, в органічних сполуках валентні, а іонні зв'язку - дужерідкісні. Тому вуглець володіє цими унікальними властивостями, середяких ще не відзначена здатність сполук вуглецю до полімеризації іполіконденсації, а наше життя називається вуглецевої.

6. Перетворення енергії та кругообіг речовин у природі. Чим вони відрізняються і що між ними спільного.

Біосфера являє собою єдність живого та мінеральних елементів,залучених до сфери життя. Вона розподілена по земній поверхні вкрайнерівномірно і в різних природних умовах приймає вигляд щодонезалежних комплексів - біогеоценозів (або екосистем). Жива частинабіогеоценозу - біоценоз - складається з популяцій організмів різних видів.
Одним з найбільших досягнень науки в XX ст. є з'ясуваннямеханізмів перетворення енергії в біологічних системах Зараз уже зрозуміло,як сонячна енергія перетворюється в спеціальних пігментних структурахрослин в енергію хімічних зв'язків, як перетворюються речовини в процесахшумування і гліколізу (окислення вуглеводів без кисню), як відбуваєтьсявнутрішньоклітинний дихання - перенесення електронів в мітохондріях від коферментівдо кисню. У центрі цих перетворень в клітці знаходиться АТФ, якасинтезується з АДФ і Н3РО4 за рахунок світлової енергії або енергії,виділяється при гліколізу, бродінні або подиху. При гліколізу АТФвиділяється енергія, необхідна для здійснення всієї роботи живого організму
- Від створення градієнтів концентрації іонів і скорочення м'язів до синтезубілка.
Біосфера вловлює лише невелику частину сонячної енергії, що надходить на
Землю. Ультрафіолетова частину сонячного випромінювання, яка складає 30
% Всієї сонячної енергії, яка доходить до Землі, практично повністюзатримується атмосферою. Половина надходить енергії перетворюється в теплоі потім випромінюється в космічний простір, 20% витрачається на випаровуванняводи і утворення хмар і лише близько 0,02% використовується біосферою.
Зелені рослини засвоюють цю енергію, поглинаючи молекул ».) Хлорофілу, іпроцесі фотосинтезу перетворять її та запасають і формі цукрі. Від цьогопроцесу залежить неї існування біосфери.
Тварини, поїдаючи рослини, а хижаки - травоїдних тварин, звільняютьдля себе цю енергію, спалюючи цукру та інші поживні речовини придопомоги кисню. Переробка їжі в організмах супроводжується виділенняменергії, при цьому частина її запасається у формі хімічної енергії івикористовується для здійснення роботи. На відміну від найпростіших істот, уяких спалювання речовин може відбуватися в будь-якій частині організму, вищітварини володіють спеціальною системою, що розподіляє по організмукисень та енергоносії. У легенях кров поглинає кисень і виділяєвуглекислий газ, в кишечнику вона одержує поживні речовини. Процесиперетравлення їжі забезпечують розкладання складних компонентів їжі набільш прості, які засвоюються кишечником і надходять у кров, при цьомувивільняється енергія. Кінцеві продукти обміну речовин (надлишок солей,води, чужорідні і токсичні з'єднання) надходять через нирки в сечу івиводяться з організму.
Тварини не отримують необхідну їм енергію безпосередньо від Сонця.
Для добування їжі їм потрібна сенсорна система її виявлення (очі, вуха,ніс або Сонар - ультразвуковий локатор, інші органи) і м'язова система,що приводить в рух їх органи (руки, ноги, плавці, крила і т.д.).
Крім того, у рослин і тварин є регулюючі системи - залози,виділяють гормони, і нервова система. В організмі постійно відбуваєтьсяробота: перекачується кров, поглинаються живильні речовини, відбуваютьсяпроцеси збудження молекул, в яких запасається енергія, виводятьсявідходи життєдіяльності та шкідливі речовини і т. д. Для створеннявпорядкованих систем (високого рівня генетичної або нервової організації)теж необхідна енергія. Ефективне функціонування всіх системзабезпечується також інформацією про зовнішньому і внутрішньому оточенні. Роботаполягає у виробленні сигналів, які регулюють енергетичні процеси,організують біоструктури, контролюють витрата енергії на різні подразникиі т. п.

Задоволення енергетичних потреб організмів відбувається в рамкахрівноваги, що встановлюється між різними організмами даноїсередовища проживання (екосистеми). Серед мешканців зазвичай виділяють два типиорганізмів: одні здатні безпосередньо використовувати сонячну енергію іперероблятив їжу речовини з неживої навколишнього середовища (автотрофи), інші залежать відінших виробників енергії, тобто самі не виробляють необхідну їмїжу (гетеротрофи). Всі елементи, з яких побудовані організми,багаторазово використовуються в біосфері, тим більше, що маса всього живого,коли-небудь заселяли землю, багато більше маси самої Землі. Обмін енергіїв біосфері відрізняється від кругообігу речовин у ній. Частково енергіярозсіюється при переході від продуцентів (зелених рослин) до травоїдним, апотім і до м'ясоїдних тварин (редуцентам), тому необхідна постійнапідживлення біосфери сонячною енергією.
Основу біосфери становить біотичний кругообіг органічних речовинза участю всіх населяють її організмів. У закономірності цьогокругообігу вирішена проблема розвитку та тривалого існування життя. Мине говоримо "нескінченного", тому що все на землі має кінець: сама Земляявляє собою обмежене тіло, кінцевий запас мінеральних елементів іт. д. "Єдиний спосіб надати обмеженій кількості властивістьнескінченного, - писав академік В. Р. Вільямс, - це змусити його обертатисяпо замкнутій кривій. Зелені рослини створюють органічну речовину,незеление руйнують його. З мінеральних сполук, отриманих з розпадуорганічної речовини, нові зелені рослини будують нове органічнеречовина і так без кінця ".
Життя на Землі йде саме таким шляхом. Кожен вид - це лише ланка вбіотичному кругообігу. Безперервність життя забезпечується процесамисинтезу та розпаду, кожен організм віддає або виділяє те, що використовуютьінші організми. Особливо велика в цьому вирі роль мікроорганізмів,які перетворюють залишки тварин і рослин в мінеральні солі інайпростіші органічні сполуки, знову використовуються зеленими рослинамидля синтезу нових органічних речовин. При руйнуванні складних органічнихз'єднань вивільняється енергія, втрачається інформація, властива складноорганізованим істот. Будь-яка форма життя бере участь у біотичномукругообігу, і на ньому заснована саморегуляція біосфери. Мікроорганізми прицьому відіграють двояку роль: вони швидко пристосовуються до різних умовжиття і можуть використовувати різні субстрати як джереловуглецю та енергії. Вищі організми не володіють такими здібностями ітому розташовуються вище одноклітинних в екологічній піраміді, спираючисьна них, як на фундамент.
біотичний кругообіг складається з різних кругообігів, причому коженбіоценоз представляє модель біосфери в мініатюрі. Важливими є й історичнічинники формування біоценозу, і клімат, і ландшафт, і багато іншого.
Наприклад, екосистема лісу включає біоценози різних типів лісів --хвойні, листяні, тропічні, кожен з яких характеризується своїмкругообігом речовин. В цьому мені здається проявляється відмінність біотичногокругообігу від кругообігу енергії, друге відмінність: за законом збереженняенергії енергія не виникає нізвідки і не йде в нікуди, тобтоперетворення енергії вічно (саме в цьому вирі енергії), акругообіг речовин у природі має своє закінчення, як уже було сказановище.

7. Які види взаємодій Ви знаєте і які з них відіграють важливу роль у повсякденному житті і чому.

В даний час відомі чотири типи взаємодій: гравітаційні,слабкі, електромагнітні та сильні. Фізиці XVII-XVIII ст. були відомітільки гравітаційні взаємодії. Було знайдено, що гравітаційні силипрямо пропорційні добутку мас і обернено пропорційні квадратувідстані між масами. Ми постійно відчуваємо гравітацію в нашому житті.
Гравітація (лат gravifas "тяжкість"), або тяжіння, не дуже істотнапри взаємодії між малими частками, але вона утримує планети, всю
Сонячну систему і галактики. За законом всесвітнього тяжіння (відкритого
Ньютоном), що описує це взаємодія в хорошому наближенні, дваточкові маси притягують одне одного з силою, спрямованої уздовжз'єднує їх прямої: Fгр = - Gm1 * m2/r2
Знак мінус вказує, що ми маємо справу з тяжінням, r - відстаньміж тілами (вважається, що розмір тел багато менше г), m1 і m2 - масител. Величина G - універсальна стала, що визначає величинугравітаційних сил. Якщо тіла масами в 1 кг знаходяться на відстані 1 модин від одного, то сила притягання між ними дорівнює 6,67-1011 Н. Якбивеличина G була більше, то збільшилася б і сила. Твердження проуніверсальності постійної G означає, що в будь-якому місці Всесвіту і убудь-який момент часу сила тяжіння між масами в 1 кг, розділенимивідстанню в 1 м, буде мати те ж значення. Тому можна говорити проуніверсальності постійної G і про те, що вона визначає структуругравитирующих систем.
Звернемося тепер до електромагнітного взаємодії. І електричні, імагнітні сили обумовлені електричними зарядами. Сили взаємодіїміж зарядами складним чином залежать від положення і руху зарядів.
Якщо два заряду e1 і е2, нерухомі і зосереджені в точках на відстаніг, то взаємодія між ними чисто електричне та визначається простийзалежністю (закон Кулона):

Тут сила електричного взаємодії, спрямована вздовж прямої,з'єднує заряди, буде силою тяжіння або відштовхування в залежностівід знаків зарядів е1 та е2 Через (позначена універсальна стала,визначає інтенсивність електростатичного взаємодії, її значення
8,85 • 1012 Ф/м. Електричний заряд завжди пов'язаний з елементарнимичастками. Чисельна величина заряду найбільш відомих серед них - протонаі електрона - однакова: це універсальна постійна, що дорівнює 1,6 * 10 -19
Кл. Заряд протона вважається позитивним (позначається е), електрона --негативним.
Магнітні сили повністю породжуються електричними струмами - рухомелектричних зарядів. Існують спроби об'єднання теорій з урахуваннямсиметрій, у яких передбачається існування магнітних зарядів, алевони поки не виявлені. Тому величина е визначає і інтенсивністьмагнітного взаємодії.
Якщо електричні заряди рухаються з прискоренням, то вони віддають енергію ввигляді світла, радіохвиль або рентгенівських променів. Видиме світло єелектромагнітним випромінюванням певного діапазону частот. Майже всіносії інформації, які сприймаються нашими органами чуття, маютьелектромагнітну природу, хоча і виявляються часом у складних формах.
'Електромагнітні взаємодії визначають структуру і поведінку атомів,утримують атоми від розпаду, відповідають за зв'язки між молекулами, тобто захімічні і біологічні явища. Гравітація і електромагнетизм --дальнодействующіх сили, що поширюються на весь Всесвіт.
Сильні та слабкі ядерні взаємодії - короткодіючі івиявляються лише у межах розмірів атомного ядра.
Слабка взаємодія відповідально за багато ядерні процеси, наприклад,такі, як перетворення нейтронів на протони, і сильніше інших позначається наперетвореннях часток. Тому ефективність слабкої взаємодії можнаохарактеризувати універсальної постійного зв'язку g (W), яка визначає швидкістьпротіканні процесів типу розпаду нейтрона. Через ядерну слабкевзаємодія одні субатомні частинки можуть перетворюватися в інші.
Сильна ядерна взаємодія має більш складну природу. Саме воноперешкоджає розпаду атомних ядер, і не будь його, ядра розпалися б черезсил електричного відштовхування протонів. З цим типом взаємодіїпов'язані енергія, що виділяється Сонцем і зорями, перетворення в ядернихреакторах і звільнення енергії. У ряді випадків для найпростіших йогохарактеристики можна ввести величину g (S), аналогічну електричномузаряду, але багато більшу. Тут є деякі особливості - сильневзаємодія не задовольняє закону оберненої пропорційності, якгравітаційне або електромагнітне: воно дуже різко спадає за межамиефективної області радіусом близько 10-15м. Крім того, всередині протонів інейтронів також існує сильна взаємодія між тими елементарнимичастками, з яких вони перебувають, отже, взаємодія протонів інейтронів є відображенням їх внутрішніх взаємодій. Але поки картина цихглибинних явищ прихована від нас.
Перераховані типи взаємодій мають, мабуть, різну природу. Дотеперішнього часу неясно, чи вичерпуються ними всі взаємодії вприроді. Найсильнішим є короткодіючі сильна взаємодія,електромагнітне слабкіший за нього на два порядки, слабке - на 14 порядків, агравітаціоннное - найслабша, воно менше сильного на 39 порядків. Увідповідно до величини сил взаємодії вони відбуваються за різний час.
Сильні ядерні взаємодії відбуваються при зіткненні частинок зоколосветовимі швидкостями, і час реакцій, яке визначається діленням радіусудії сил на швидкість світла, дає величину порядку 10-23 с. У разіслабкої взаємодії процеси відбуваються повільніше - за 10-9 с.
Характерні часи для гравітаційної взаємодії близько 1016 с, або
300 мільйонів років.
Серед електромагнітних взаємодій для прикладу можна виділитихімічну реакцію, у медицині - рентгенівське обстеження. Що стосуєтьсялюбові - то це з'єднання всіх чотирьох взаємодій в одне.

8. У чому суть співвідношення невизначеностей Гейзенберга? Як Ви розумієте слова Річарда Фейман: «Мікрочастинки не схожі ні на що, з того, що

Вам хоч коли-небудь доводилося бачити».

Гейзенберг представив фізичні величини як сукупність усіх можливихамплітуд переходу з одного квантового стану в інші. Сама ймовірністьпереходу пропорційна квадрату модуля амплітуди, саме ці амплітуди іспостерігаються в експериментах. Тоді кожна величина повинна мати двііндексу, відповідних верхньому і нижньому станів. Ці величининазиваються матрицями. Гейзенберг отримав і рівняння для спостережуванихвеличин, але в первісному вигляді вони були складними. У 1926 р. він зумівпояснити відмінність двох систем термів для пара-і ортогелія яквідповідних симетричним і антісімметрічним рішенням його рівняння.
Гейзенберг у вирішенні проблем, якими почав займатися з 1925 р., йшов віднаочних феноменологічних моделей. У 1927 р. він за підтримки Бора та йогошколи запропонував усунути протиріччя хвиля - частинка, яку він розумівяк певну аналогію. Вважаючи, що "сукупність атомних явищ неможливобезпосередньо висловити нашою мовою ", він запропонував відмовитися відуявлення про матеріальну точці, точно локалізованої в часі іпросторі. Або точне пол?? ються в просторі при повнійневизначеності в часі, або навпаки - така вимога квантовихстрибків.
Так Гейзенберг прийшов до формулювання принципу невизначеності,встановлює межі застосування класичної фізики. Цей принцип,що приніс йому велику популярність і до цих пір викликає дискусії,представляє фундаментальне положення квантової теорії, відображаючиобмеження інформації про мікроб'ектах самими засобами спостереження.
Гейзенберг підрахував Граничну точність визначення положення і швидкостіелектрона з так званих перестановочного співвідношень квантовоїмеханіки. У той час у моді були уявні експерименти. Припустимо, вякийсь момент нам потрібно викрасти положення і швидкість електрона. Самийточний метод - висвітлити електрон пучком фотонів. Електрон зіткнеться зфотоном, і його положення буде визначено з точністю до довжини хвилівикористовуваного фотона. Для максимальної точності потрібно використовувати фотонинайменшої довжини, тобто більшої частоти, або володіють великими енергією Еі імпульсом hv/c. Але чим більше імпульс фотона, тим сильніше він спотворитьімпульс електрона. Щоб знати точно положення електрона, потрібновикористовувати фотони нескінченної частоти, але тоді і імпульс його буденескінченним, тому що кількість руху електрона буде абсолютноневизначеним. І, навпаки, бажаючи визначити точно імпульс електрона, заналогічних міркувань прийдемо до невизначеності і положенні. Висловившиневизначеність положення як (q, а невизначеність імпульсу як р,отримаємо (q (р (h. Якщо взяти зв'язані їм величини - енергію Е і час t,то квантово-механічне співвідношення невизначеності для них буде (t
(Е (h.
Висловлювання Річарда Фейман лише доводить що, складно уявитичастинку, яка б мала властивостями і хвилі, і частки.

9. як відбувається утворення елементів у Всесвіті за моделлю Великого вибуху. Поясніть поширеність хімічних елементів у сонячній системі.

Світність нашої Галактики оцінюють числом 1054 ерг/с. Якщо вік
Галактики 1010 років, то при постійній світності вона виділила за-цечас 2 * 1061 ерг. При утворенні одного ядра гелію виділяється енергія 2,5 *
10-5 ерг. Отже, за час існування Галактики в нійутворилося 1066 альфа-частинок. При масі частинки 6,67 * 10-24 г цескладає 7 * 1042 г, а маса Галактики - 4 * 1044 р. Тому до нашого часувідношення гелію до водню Не/Н могло б бути 7/400, або 1/57, за масою або
1/230 за числом атомів. Це менше спостерігається співвідношення в 20 разів, такяк з аналізу складу зоряних атмосфер, космічних променів виходить Не/Нпорядку 1/11. Вже з таких простих оцінок зрозуміло, як отримувати згодумоделі з даними співвідношеннями.
Щільність матерії у Всесвіті (практично збігається з щільністюреліктового випромінювання. Вона може бути виражена через енергію (= Е/с2, а,отже, і температуру Е = (Т4. З іншого боку, (= M/(4/3) (R (, R =
(9GMt2/2) 1/3 і ((5 * 105/t2) г/см3. Тут час t у секундах. Звідси ясназв'язок температури Т і часу, що пройшов від початку розширення: Т (1010/(t
Сну