О.А. Золотов КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ Учебно-методическое пособие для семинарских занятий, самостоятельной работы и выполнения контрольных работ специалистов и бакалавров по направлению «Социальная работа» очной и заочной форм обучения 2012 СТРУКТУРА СЕМИНАРСКИХ ЗАНЯТИЙ Тема 1. История естествознания. Панорама современного естествознания. Тенденции развития. Взаимосвязь естественно-научной и гуманитарной культур. Научный метод. История естествознания. Панорама современного естествознания. Тенденции развития. Взаимосвязь естественно-научной и гуманитарной культур. Краткий очерк истории науки. Первые университеты. Методология естественнонаучного познания. Наблюдение, эксперимент, моделирование. Анализ и синтез, индукция и дедукция. От гипотезы к теории. Научная картина мира. Научный метод. Тема 2. Структурные уровни организации материи. Микро-, макро- и мегамиры. пространство, время, принципы относительности. Принципы симметрии, суперпозиции. Понятие и принципы симметрии: однородность, изотропность, обратимость пространства и времени. Закон движения, кинематические характеристики. Законы Ньютона. Силы в природе, принцип суперпозиции. Импульс. Область применимости законов Ньютона. Система материальных точек, закон изменения и сохранения импульса системы. Реактивное движение. Работа и энергия. Закон сохранения и изменения механической энергии. Модель абсолютно твердого тела. Число степеней свободы. Поступательное и вращательное движение, два типа пространств состояний. Момент инерции, момент силы, момент импульса. Закон сохранения и изменения момента импульса системы. Тема 3. Законы сохранения, взаимодействие, близкодействия, дальнодействие; состояние. Закон сохранения. Закон взаимодействия, близкодействия и дальнодействия. Состояние. Тема 4. Динамические и статистические закономерности в природе. Модель осциллятора. Колебания вблизи равновесия. Спектр. Резонанс. Звучание музыкальных инструментов. Волны поперечные и продольные. Волновое уравнение, принцип Гюйгенса-Френеля. Явления дисперсии, интерференции, дифракции, поляризации. Цвета тонких пленок, радуга. 2 Тема 5. Законы сохранения энергии в макроскопических процессах. Принцип возрастания энтропии. Законы сохранения энергии в макроскопических процессах. Принцип возрастания энтропии. Второе начало термодинамики. Необратимость тепловых процессов. Гипотеза о тепловой смерти Вселенной. Необратимые процессы переноса: диффузия, теплопроводность, вязкость. Третье начало термодинамики. Тема 6. Электростатика Закон Кулона. Электростатическое поле. Закон Гаусса. Потенциал. Ток. Закон Ома. Диполь. Диэлектрики. Электростатические поля в быту и природе. Пробой. Магнитостатика. Природа магнитного поля. Сила Лоренца. Магнитосфера - магнитный щит Земли. Магнитный момент. Магнетики. Закон Гаусса для магнитного поля. Магнитные поля в быту и природе. Электродинамика. Закон электромагнитной индукции Фарадея-Ленца. Приложения закона в технике и повседневности. Нестационарные токи, закон Ампера, ток смещения. Система уравнений Максвелла. Электромагнитные волны. Тема 7. Разрешение противоречия между классической механикой и электродинамикой. Постулаты теории относительности Эйнштейна. Следствия теории относительности: относительность одновременности, сокращение продольных размеров движущихся тел, замедление хода движущихся часов. Парадокс близнецов. Преобразования Лоренца. Мир Минковского. Инвариантность причинной связи в теории относительности. Релятивистские энергия, импульс. Обобщение закона Ньютона. Общая теория относительности. Принцип эквивалентности гравитационной и инертной массы. Уравнения Эйнштейна. Эволюция звезд. Черные дыры и возможность их косвенного наблюдения. Тема 8. Неопределенность и даполнительность. Гипотеза квантов Планка. Явление фотоэффекта и теория фотонов Эйнштейна. Корпускулярно-волновой дуализм света. Модель атома Бора. Постулаты Бора. Волны материи де-Бройля. Уравнение Шредингера. Операторы и современный формализм квантовой механики. Соотношение неопределенности Гейзенберга и принцип дополнительности Бора. Фермионы и бозоны. 3 Тема 9. Физика и современные технологии. Зонная теория. Металлы, полупроводники, диэлектрики. Сверхпроводимость. Лазер, когерентное излучение, голография. Монокристаллы, поликристаллы, аморфные тела. Электронномикроскопический и рентгеновский анализы. Отличие в формировании изображений в электронном и оптическом микроскопе. Прохождение света и электронов через вещество. Характеристическое и тормозное рентгеновское излучение. Дефекты твердых тел. Нарушения кристаллической решетки. Вакансии. Междоузельные атомы, дислокации. Современные технологии производства полупроводниковых приборов. Легирование, ионная имплантация, диффузия, отжиг, закалка, эпитаксия, литография. Наноструктуры. Сверхрешетка. Тема 10. Химические системы. Химические процессы. Реакционная способность веществ. Химические вещества. Энергетика химических процессов. Типы химической связи. Валентность. Химические процессы. Реакционная способность веществ. Периодическая система элементов. Неорганические и органические соединения. Катализ. Синтез. Биополимеры. Тема 11. Внутреннее строение и история геологического развития Земли. Современные концепции развития геосферных оболочек. Структура и эволюция Вселенной. Солнечная система. Внутреннее строение и история геологического развития Земли. Современные концепции развития геосферных оболочек. Тема 12. Литосфера как абиотическая основа жизни. Экологические функции литосферы: ресурсная, геодинамическая, геофизико-геохимическая. Географическая оболочка Земли. Солнечная активность и биосфера. Радиационные пояса Земли. Современные геофизические условия жизни. Тема 13. Живые системы. Особенности биологического уровня организации материи. Структурная организация и поведение живых систем. Саморегуляция, самообучение, самовоспроизведение. Нуклеиновые кислоты, генетический код, биосинтез белка. Белки: ферменты. Особенности биологического уровня организации материи. Биологические мембраны. Жизнь в потоке вещества, энергии и информации. Основные свойства живых систем (целостность, гомеостаз и способность к адаптации, трансформация энергии, наследственность и изменчивость, иерархичность и разнообразие структурной организации, открытость, неравновесность, 4 самовоспроизведение, эволюция). Основные функции живого (питание, дыхание, движение, размножение, рост и развитие, раздражимость). Тема 14. Принципы эволюции, воспроизводства и развития живых систем. Многообразие живых организмов – основа организации и устойчивости биосферы Организм. Эволюция организмов. Принципы эволюции, воспроизводства и развития живых систем. Микроэволюция и макроэволюция. Факторы эволюции. Скорость эволюции. Критические эпохи геологической истории. Глобальные экологические кризисы. Многообразие живых организмов – основа организации и устойчивости биосферы. Многообразие клеточных типов, разделение и интеграция основных жизненных функций. Роль эндокринной и нервной систем в осуществлении целостных реакций организма животных. Понятие о генотипе и фенотипе; современные представления о геноме. Тема 15. Генетика и эволюция. Принципы универсального эволюционизма. Пути к единой культуре. Различные представления о зарождении жизни (гипотезы самозарождения, панспермии; креационизм). Основы эволюционной теории Дарвина. Теория самоорганизации и индивидуальное развитие. Синергетика как универсальный язык описания эволюционирующих систем. Принципы универсального эволюционизма. Пути к единой культуре. Концепция “устойчивого развития” (экоразвития). Экологическое прогнозирование. Модель хищник - жертва в природе и обществе. Экологические модели и проблемы устойчивости, роль разнообразия видов. Тема 16. Человек: физиология, здоровье, эмоции, творчество, работоспособность. Биоэтика, человек, биосфера и космические циклы: ноосфера, необратимость времени, самоорганизация в живой и неживой природе. Современная экология. Основные понятия и законы экологии. Популяции, сообщества, экосистемы и биосфера как уровни биологической организации. Экологическая ниша; трофические цепи и сети, биопродуктивность. Экологические пирамиды. Экологическое равновесие. Гомеостаз экосистем. Биосфера, ее эволюция и космические циклы. Человек в биосфере. Понятие о ноосфере (В.И.Вернадский, П.Тейяр де Шарден). Замкнутые экологические системы – экспериментальные модели биосферы (БИОС-3, БИОСФЕРА -2….). Человек: физиология, здоровье, эмоции, творчество, работоспособность. 5 Биоэтика, человек, биосфера и космические циклы: ноосфера, необратимость времени, самоорганизация в живой и неживой природе. Проблемы демографии, развития технологической цивилизации, ресурсов биосферы. Антропогенное воздействие на природу. Экологический кризис. Критерии кризиса и катастрофы. Тема 17. Современное естествознание. Корпускулярная и континуальная концепции описания природы. порядок и беспорядок в природе. Хаос. Принципы синергетики. Неравновесная термодинамика (Г.Хакен, И.Пригожин). Нелинейность, незамкнутость, неустойчивость. Самоорганизация. Самоорганизация в физике, химии, биологии, геологии, экологии. Корпускулярная и континуальная концепции описания природы. порядок и беспорядок в природе. Хаос. Фракталы. Бифуркации и историчность развития. Бифуркационное дерево как модель эволюции природы, человека, общества. Диалектика и теория катастроф. Принципы синергетики в экономике, физике, биологии, развитии человека и общества. Список литературы Основная 1. Дубнищева И.А. Концепции современного естествознания. Новосибирск: ЮКЭА, 1997. 2. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. М.: Академ. Проект, 2005. 3. Энциклопедический словарь «ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ». М.: Науч.издво «Большая Российская энциклопедия», 2003. 4. Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М. Прохоров. Ред. кол. Д. М. Алексеев, А.М. Бонч-Бруевич, А.С. Боровик-Романов и др. – М.: Сов. Энциклопедия, 1983. – 928 с. Дополнительная 5. Дубнищева Т.Я. Концепции современного есетсвознания. Основной курс в вопросах и ответах: Учебное пособие.- Новосибирск: Сиб.унив.изд-во, 2003. – 407 с. 6. Степин B.C., Кузнецова Л.И. “Современная научная картина мира”. М.: Наука, 1997. 7. Буданов В.Г., Мелехова О.П. Концепции современного естествознания. М.: МГТУГА, 1998. 8. Брильков А.В., Тихомиров А.А. и др. Основы современного естествознания. Учебное пособие.- Новосибирск: Наука, 1998. 6 9. Степин B.C. Философская антропология и философия науки. М.: Высшая школа,1992. 10. Степин B.C. “Естественно-научное образование гуманитариев”. ВШ России, № 1, 1994. 11. Курдюмов С.П., Князева Е.Н. “Законы эволюции и самоорганизации сложных систем”. М.: Наука, 1994. 12. Капица С.П., Курдюмов С.П., Малинецкий Г.Г. “Синергетика и прогнозы будущего”. М.: Наука, 1997. 13. Пригожин И., Стенгерс И.. Порядок из хаоса. М.: Мир, 1990. 14. Хакен Г. Синергетика. Гл1. М.: Мир, 1980. 15. Николис Г., Пригожин И. Познание сложного. М.: Мир, 1990. 16. Моисеев Н.Н. Человек и ноосфера. М.: Прогресс, 1985. 17. Мелехова О.П. “Биология в фундаментальном образовании гуманитариев”. Биология, гуманитарные науки и образование. М.: МГУ, 1997. 18. Буданов В.Г. “Эволюционно-синергетическая концепция естественнонаучного образования гуманитариев”. ВШ России, № 4, 1994. 19. Буданов В.Г. “Трансдисциплинарное образование и принципы синергетики”. М.: Прогресс-Традиция, 2000. 20. Брильков А.В., Тихомиров А.А. и др. Основы современного естествознания. Учебное пособие.- Новосибирск: Наука, 1998. 21. Холостова З.Г., Фишов В.В. Концепции современного естествознания. Методические указания к лабораторным работам. – Красноярск: КрасГУ, 2006 22. Шаталов С.В. Концепции современного естествознания. Практикум: учебное пособие для вузов / Под ред. проф. А.И. Баранникова. – Ростов н/Д: Феникс, 2003. - 224 с. 23. Ремизов А.Н. и др. Сборник задач по медицинской и биологической физике: Учеб. пособие для мед. вузов. – М.: Высш. шк. 1987. 159 с. 24. Иродов И.Е. Задачи по общей физике: Учеб. пособие. – 2-е изд., перераб. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. – 416 с. 25. М. Джермен. Количественная биология в задачах и примерах. Перевод с английского А.Д. Базыкина. – М.: Мир, 1972. 26. Чертов А.Г. Международная Система Единиц Измерений. М.: Высшая школа. 1967. 7 Перечень наглядных и других пособий, методических указаний и материалов к техническим средствам обучения 1. CD - Залымова Т.С., Холостова З.Г. Мультимедийная библиотека для курса «Естествознание». - Красноярск: ИЕиГН, 2007. 2. CD - Сидачев А.В., Сорокин А.В. Мультимедийная библиотека «Фундаментальные модели в курсе «Концепции современного естествознания»». – Красноярск: ИЕиГН, 2007. 3. CD – Петрусенко Е.Н., Коваленко В.В., Холостова З.Г. Мультимедийная библиотека раздела «Явление радиоактивности и его использование» в курсе «Концепции современного естествознания» Красноярск: ИЕиГН, 2007. 4. Фотографии и слайды по всем разделам курса – 200 шт. Методическое обеспечение самостоятельной работы и контрольных работ студентов очной и заочной форм обучения Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов, изучающих дисциплину «Концепции современного естествознания» состоит из: тем контрольных работ по курсу «Концепции современного естествознания» и методических указаний по их выполнению; перечня вопросов для самоподготовки и повторения по курсу «Концепции современного естествознания»; задач по курсу "Концепции современного естествознания"; списка основной и дополнительной литературы. ТЕМЫ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ ПО КУРСУ КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ 1. Методические указания Выполнение контрольной работы направлено на углубление теоретических знаний студента по дисциплине «Концепции современного естествознания» с целью проверки качества этих знаний и закрепления их. При написании контрольной работы необходимо соблюдать следующее: 1. Контрольная работа выполняется по одному из предлагаемых вариантов по предлагаемой тематике. 8 2. При оформлении контрольной работы основной текст следует структурировать по разделам; выделить введение, оглавление, заключение; оформить титульный лист и список литературы. 3. Содержание текста должно быть написано четко (лучше в печатном виде) с выделением основных положений выбранной темы. Во введении следует ясно сформулировать цель и задачу работы. В основном тексте изложить ответы на вопросы, а в заключении показать научное или практическое значение их решения. Объем работы должен иметь 10-12 страниц. 4. Выполненная контрольная работа передается на кафедру современного естествознания с указанием фамилии преподавателя. 5. Проверенная преподавателем контрольная работа оценивается и принимается преподавателем посредством устного собеседования со студентом. Варианты контрольных работ сформулированы по следующим блокам: 1. Естественно – научная и гуманитарная культуры; научный метод и структура научного познания логика и закономерности развития науки; современная научная картина мира. В этот блок входят варианты под № 1-8. 2. Структурные уровни организации материи; пространство и время в современной научной картине мира. В этот блок входят варианты под № 9-15. 3. Химическая наука об особенностях атомно – молекулярного уровня организации материи. В этот блок входят варианты № 16-17. 4. Особенности биологического уровня организации материи; проблемы генетики; биосфера, ноосфера и человек. Варианты этого блока идут под № 18-26. 5. Человек как предмет естественно – научного познания. В этот блок входят варианты под № 27-30. При выполнении контрольных работ необходимо пользоваться списком литературы, приведенной в конце раздела, а также литературой, рекомендованной лектором. 2. Варианты контрольных работ по дисциплине «Концепции современного естествознания» Вариант № 1. Естественно - научная и гуманитарная культуры 1. Выявите специфику и взаимосвязь естественнонаучного и гуманитарного типов культур. 2. Объясните необходимость единства естественнонаучной и гуманитарной культур в современном обществе. 9 В вопросе 1 следует выявить причины различий естественнонаучной и гуманитарной культур; далее, во 2 вопросе обратите особое внимание на факторы, которые требуют единства естественно – научной и гуманитарной культур. Вариант № 2. Наука в духовной культуре общества 1. Покажите генезис науки в развитии духовной культуры общества. 2. Выявите особенности и структуру научного знания в дисциплинарной организации науки. 3. Дайте анализ науки как социального института и изложите основные принципы этики науки. В этом варианте, прежде всего, необходимо показать роль науки в развитии культуры; затем показать сущность научного знания, его строение; а в 3 вопросе описать науку как научное сообщество и изложить принятые в нем нормы этики. Вариант № 3. Методы научного познания 1. В чем суть методологии как научной дисциплины. 2. Дайте определение понятия метод, охарактеризуйте основные типы методов и их взаимосвязь. 3. Проанализируйте основные методы эмпирического и теоретического познания. Вначале (1-ый вопрос) следует выяснить понятие «методология», определить ее предмет и сущность. Затем (2-ой вопрос) охарактеризовать методы научного познания, подчеркнув в 3-ем вопросе особые методы эмпирического и теоретического познания. Вариант № 4. Структура научного познания 1. Вскройте особенности эмпирического и теоретического познания. 2. Дайте анализ роли эмпиризма и рационализма в истории науки. 3. Изложите современное понимание единства эмпирического теоретического в научном познании. и В вопросе 1 следует показать различие и особенности как эмпирического, так и теоретического познания; а затем (2-ой вопрос), выявить сущность эмпиризма и рационализма, (в 3-ем вопросе) показать причины взаимосвязи этих уровней научного познания в современной науке. и концепции науки. М., 2000. 10 Вариант № 5. Критерии и нормы научности 1. Охарактеризуйте теорию как высшую форму организации научного знания. 2. Проанализируйте принципы «верификации» и «фальсификации». 3. Изложите суть проблемы границ научного метода и научности. В первом вопросе необходимо указать характеристики теории как высшей формы научного знания; во втором - показать как через фальсификацию и верификацию проверяется теория; в заключительной части (вопрос 3) выясните границы познания, критерии и нормы научности. Вариант №6. Закономерности и модели развития науки 1. Охарактеризуйте общие модели развития науки. 2. Дайте анализ взглядов Т. Куна на проблему революций в науке. 3. Изложите идеи Н. Локатоса на закономерности развития науки. В первом вопросе, выясните, какие существуют модели развития науки; затем (2) раскройте суть теории Т. Куна о научных революциях, и, наконец, (3) переходите к анализу концепции Н. Локатоса. Вариант №7. Дифференциация, интеграция и математизация в развитии науки 1. Проанализируйте процессы дифференциации в развитии науки. 2. Проанализируйте процессы интеграции в развитии науки. Объясните взаимосвязь дифференциации и интеграции. 3. Дайте анализ процессов математизации науки. В ответе на вопрос 1 вскройте причины и сущность дифференциации наук; во втором вопросе объясните суть процессов интеграции наук и покажите механизмы их взаимодействия. В третьем вопросе следует выявить основные направления математизации науки и показать ее значение для развития научного познания. Вариант № 8. Принципиальные особенности современной научной картины мира 1. Выявите особенности научной картины мира. 2. Охарактеризуйте основные принципы построения научной картины мира. 11 3. Опишите общие контуры современной естественно - научной картины мира. В первом вопросе следует показать отличия научной картины мира от обыденной или религиозной. Во втором вопросе покажите те принципы, на которых строится научная картина мира; а в третьем вопросе следует дать анализ особенностей современной научной картины мира. Вариант № 9. Структурные уровни организации материи 1. Покажите роль системных представлений в анализе структурных уровней организации материи. 2. Определите сущность макромира, микромира и мегамира. 3. Дайте анализ классического и современного понимания концепции макромира. В вопросе 1 следует охарактеризовать основные идеи системного анализа объектов научного познания, в том числе и материи. Во втором вопросе необходимо сравнить представления современной науки о макро – микро – и мега – мирах; а в заключении (3) изложить классическое и современное понимание наукой макромира. Вариант № 10. Микромир: концепции современной физики 1. Изложите сущность квантово - механической концепции описания микромира. 2. Объясните взгляды М. Планка, Луи де Бройля, Э. Шредингера, В. Гейзенберга, Н. Бора и др. на природу микромира. 3. Подчеркните особенности волновой генетики. Прежде всего, следует разобраться в специфике поведения объектов в микромире и выяснить особенности их описания с помощью квантовой механики; затем (в вопросе 2) изложите основные идеи классиков квантовой механики как науки; и, наконец, покажите возможности применения знаний квантовой механики для изучения гена в современной генетике. Вариант № 11. Атомистическая концепция строения мира 1. Дайте анализ развития идей атомизма в истории науки. 2. Изложите суть современной теории атомизма. 3. Дайте анализ квантовой модели атома. Объясните роль элементарных частиц и физического вакуума в строении атома. 12 В первом вопросе покажите историю развития понятия «атом» и идей атомизма. Затем изложите современное понимание сущности атома и, наконец, вскройте особенности и понимания атома с позиций квантовых представлений, выявив роль элементарных частиц и физического вакуума в понимании его сущности. Вариант № 12. Мегамир: Современные астрофизические и космологические концепции 1. Дайте анализ понятия «Мегамир» и охарактеризуйте современные космологические модели Вселенной. 2. Изложите сущность проблемы происхождения и эволюции Вселенной. 3. Дайте анализ структуры Вселенной. Вначале (вопрос 1) изложите современное понимание мегамира, вскройте его сущность и границы; покажите его связь с разработкой моделей Вселенной. Далее (вопрос 2) охарактеризуйте проблему происхождения Вселенной и покажите основные этапы ее эволюции. И, наконец, (вопрос 3) изложите современные представления о том как «устроена» Вселенная. Вариант № 13. Развитие взглядов на пространство и время в истории науки 1. Покажите значение понятий пространства и времени для научного познания. 2. Проанализируйте развитие взглядов на пространство и время от античности до Ньютона. 3. Оцените познание пространства и времени в классической науке. Первый вопрос требует определить понятия «пространство» и «время», вскрыть их сущность и показать их роль в научном познании. Далее следует показать, как развивались эти понятия от античности до классической (Ньютоновской) физики; а в заключении следует дать обобщенное изложение классической концепции пространства и времени. Вариант №14. Пространство и время в свете теорий относительности А. Эйнштейна 1.Объясните понимание пространства и времени в специальной теории относительности. 2.Вскройте сущность понимания пространства и времени в общей теории относительности. 3. Подчеркните физический смысл (новизну) идей А. Эйнштейна. 13 Вначале следует уяснить и затем изложить сущность идей А. Эйнштейна о зависимости свойств пространства и времени при движении близком к скорости света, т.е. объяснить сущность специальной теории относительности. Затем следует перейти к уяснению сущности общей теории относительности и объяснить, как зависят пространство и время от таких факторов как гравитация или от плотности вещества. Завершить следует объяснением новизны и физического смысла идей А. Эйнштейна для современной физики. Вариант №15. Свойства пространства и времени с точки зрения современной науки 1. Покажите сущностные характеристики пространства и времени с позиции современного научного познания. 2. Выясните межнаучный характер пространственно – временных представлений в современной науке. 3. Покажите значение понятий пространства и времени не только для естественных, но и для гуманитарных наук. В первом вопросе следует дать изложение современных научных представлений о сущности и свойствах пространства и времени, выявить основные их характеристики. Затем (2) следует объяснить, как и почему физические понятия пространства и времени проникают в различные области современного научного познания. И, наконец, необходимо показать какое значение приобретают пространственно – временные представления не только для современных естественных, но и гуманитарных наук. Вариант №16. Предмет познания химической науки и ее проблемы 1. Подчеркните особенности статуса химии как науки и проанализируйте сущность ее предмета. 2. Охарактеризуйте основные методы и концепции познания в химии. 3. Покажите познавательное и практическое значение современной химии. Вопрос 1 требует определить предмет химии как науки, охарактеризовать ее место и роль в системе наук; во втором вопросе следует описать основные методы и концепции познания, которые были присущи химии в ее историческом развитии; в третьем вопросе необходимо рассмотреть как теоретическое, так и практическое значение химии как науки. 14 Вариант №17. Основные уровни строения химии как науки 1. Дайте анализ учения химии о составе вещества как особого ее уровня. 2. Вскройте сущность уровня структурной химии. 3. Проанализируйте учение о химических процессах и покажите особенности эволюционной химии. Вначале необходимо выявить этапы и уровни в развитии химии как науки; затем проанализировать особенности химии как науки о составе вещества; понять сущность структурной химии; показать особенности химии как учения о химических процессах и вскрыть сущность эволюционной химии. Вариант №18. Особенности биологического уровня организации материи 1. Опишите предмет биологии как науки. 2. Проанализируйте структуру биологии как науки и этапы ее развития. 3. Выявите сущность живого и охарактеризуйте его основные признаки. В первом вопросе следует сопоставить различные варианты определения предмета биологии как науки, определить ее сущность. Во втором – выявить основные этапы развития биологии, охарактеризовать особенности каждого этапа. В заключении – дать обобщенное определение жизни и показать основные характеристики живой материи. Вариант № 19. Происхождение жизни 1. Сопоставьте аналитически основные концепции происхождения жизни. 2. Выявите основные аргументы: а) креационистской концепции; б) эволюционистской концепции; в) теории саморождения (самоорганизации); г) концепции панспермии. Вначале дайте развернутое современное определение сущности жизни. Затем последовательно раскройте основную аргументацию каждой из обозначенных концепций происхождения жизни, оценив ее вклад в развитие биологии как науки. Вариант № 20. Структурные уровни живого 1. Выделите основные уровни живого и охарактеризуйте их. 2. Дайте описание клетки как «первокирпичика» живого. 15 3. Изложите основные положения «клеточной теории» строения живого. Первый вопрос предполагает умение объяснить, какие структурные уровни в организации живого известны современной биологии и в чем их особенности. Во втором вопросе следует показать, что такое клетка, и какова ее роль в строении живого. В третьем вопросе необходимо изложить основное содержание учения о клетке и показать основные этапы развития «клеточной теории» строения живого. Вариант № 21. Ген и его свойства. Генетика и практика 1. Дайте определение понятия «ген», охарактеризуйте его основные признаки и определите сущность генетики как науки. 2. Охарактеризуйте генетику как науку. 3. Покажите теоретическое и практическое значение современной генетики. Вначале (1-ый вопрос) рассмотрите ген в его сущности и особых характеристиках, покажите, почему ген является предметом генетики как науки. Во втором вопросе вскройте сущность генетики как науки, изложите ее основное содержание. Затем (3-ий вопрос) покажите познавательное значение генетики для развития биологических наук, подчеркните практические достижения современной генетики. Вариант № 22. Современная теория биологической эволюции 1. Покажите генезис идей эволюции в истории биологии. 2. Дайте анализ принципов эволюционной теории Дарвина как классической теории эволюции. 3. Изложите основные положения современной (синтетической) теории эволюции. В первом вопросе необходимо рассмотреть основные этапы становления идей эволюции в развитии биологии как науки. Затем следует изложить сущность и основные принципы эволюционной теории разработанной Ч. Дарвиным. Далее следует показать вклад в развитие этой теории его последователей и, наконец, изложить основные положения современной (синтетической) теории эволюции. Вариант № 23. Основные принципы биоэтики как науки 1. Выявите предмет и место биоэтики в современной науке. 2. Дайте изложение принципов и идей биоэтики как науки. 3. Покажите значение биоэтики как науки. 16 В ответе на первый вопрос следует объяснить, почему современная биология столкнулась с этическими проблемами и показать причины возникновения биоэтики как науки. Далее, следует рассмотреть сущность и основные принципы биоэтики и, наконец, показать значение биоэтики в мировоззренческом и социально – политическом плане. Вариант № 24. Биосфера, учение В.И. Вернадского о биосфере 1. Изложите основное содержание учения о биосфере. 2. Покажите единство человека и биосферы. 3. Проанализируйте систему: «природа – биосфера - человек». В первом вопросе дайте определение понятия «биосфера», вскройте ее сущность, покажите структурные уровни биосферы и объясните основные принципы ее существования. Далее рассмотрите проблему единства и взаимозависимости человека и биосферы; проанализируйте экологические противоречия, возникающие во взаимодействии природы, человека и биосферы. Вариант № 25. Окружающая среда и ее компоненты 1. Объясните смысл понятий «окружающая среда» и «географическая среда». 2. Рассмотрите вопрос о влиянии человека на природу. Объясните что такое «техносфера». 3. Изложите суть учения В.Н. Вернадского о «ноосфере». Первый вопрос предполагает вначале дать определения понятиям «окружающая среда» и «географическая среда», провести их сравнительный анализ, показать их единство и различие. Далее необходимо показать причины и факторы возрастающего влияния человека на среду его обитания, вскрыть сущность «техносферы» и объяснить ее роль в развитии современной цивилизации. В третьем вопросе следует изложить основные идеи В.Н. Вернадского в его учении о «ноосфере», показать научное и мировоззренческое значение этого учения. Вариант № 26. Взаимосвязь космоса и живой природы. 1. Покажите зависимость биологических процессов на планете Земля от космических факторов. 2. Изложите содержание идей, высказанных на этот счет Циолковским, Чижевским и другими «космистами». 17 3. Объясните экологическое противоречие системы «природа – общество – человек». В первом вопросе необходимо объяснить, какие зависимости испытывает земная жизнь в различных ее проявлениях от факторов космического порядка. Далее следует рассмотреть и оценить значение основных идей, высказанных на этот счет В.Н. Циолковским, А.Л. Чижевским и их последователями. Затем следует выделить основные экологические проблемы современности и показать возможные способы их разрешения. Вариант № 27. Человек как предмет естественно – научного познания. 1. Объясните смысл утверждения: «Человек – дитя Земли». 2. Изложите сущность проблемы антропогенеза. 3. Покажите основные этапы антропогенеза. В ответе на вопрос 1 следует показать, какие факторы планетарного характера влияют на существование и развитие, как человека, так и общества, как человек адаптируется к земным условиям в этом развитии. Затем выявите основные этапы антропогенеза, покажите его сущность и закономерности. Изложите и дайте оценку основным проблемам современной теории происхождения человека. Вариант № 28. Биологическое и социальное в развитии человека 1. Покажите взаимодействие биологического и социального как в историческом, так и в индивидуальном развитии человека. 2. Изложите основные идеи социобиологии о природе человека. 3. Рассмотрите социально – этические проблемы генной инженерии человека. В ответе на первый вопрос следует показать, какие факторы и причины биологического и социального порядка действуют как в историческом, так и в индивидуальном (личностном) развитии человека. Далее рассмотрите положения социобиологии как науки, покажите влияние идей этой науки на понимание природы и сущности человека. Наконец, в третьем вопросе покажите причины обострения социально – этических проблем в связи с развитием биологии в целом и генетики в частности, подчеркните особенности этих проблем в генной инженерии человека. Вариант № 29. Бессознательное и сознательное в человеке 1. Объясните, как понимает сущность психики человека психоанализ. 2. Изложите основные идеи учения З. Фрейда и его последователей. 18 3. Покажите единство человека как индивида и как личности. В вопросе 1 необходимо показать, что нового внес психоанализ в понимание сущности психики человека, какова ее структура с точки зрения психоанализа; как соотносится сознательное и бессознательное в психике человека. Далее (вопрос 2) следует изложить основные идеи основателя психоанализа З. Фрейда, показать развитие этих идей в работах его последователей. Наконец, следует соотнести и определить понятия «индивид» и «личность», вскрыть их сущность и дать сравнительный анализ этих понятий. Вариант № 30. Экология и здоровье человека 1. Покажите особенности экологии человека как особого научного направления. 2. Охарактеризуйте основные экологические проблемы в существовании современного человека. 3. Укажите возможные направления в разрешении экологических проблем человека. В первом вопросе следует выявить сущность, причины и масштабы экологических проблем Человека; дать общую характеристику этому направлению современной экологии. Далее следует выделить важнейшие экологические проблемы человека современности, оценить их масштаб и значение для будущего, показать возможные сценарии развития этого будущего. В заключение (вопрос 3) необходимо показать возможные пути и способы разрешения экологических проблем человека, оценить предлагаемые современной наукой прогнозы. ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ ДЛЯ ЗАЧЕТА ИЛИ ЭКЗАМЕНА ПО КУРСУ КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ 1. Дайте определение понятия «точное естествознание». Что является предметом точного естествознания? 2. Назовите науки, которые входят в систему естественных наук. 3. Назовите науки, которые относятся к гуманитарным и к естественным наукам. 4. Дайте определение понятия «естествознание». В чем отличие естествознания как науки от специальных естественных наук? 5. В чем состоит необходимость изучения естествознания? Назовите цели естествознания. 6. Что такое интегратизм и дифференциация науки и как они 19 проявляются по отношению к естественным наукам? 7. Охарактеризуйте роль математики в естествознании. 8. Охарактеризуйте иерархичность естественных наук. 9. Назовите исторические области знаний, входящие в систему современного естествознания. И к какому времени относят зарождение наук? 10. В чем суть учения Демокрита об атомистическом строении материи? 11. Назовите автора и название литературного произведения, благодаря которому до нас дошло учение древнегреческих атомистов. 12. Что понимают под естественно-научными революциями? 13. Охарактеризуйте основные этапы естественно-научных революций. 14. Где и кем были заложены основы геометрии? 15. Кто является основоположником математической физики, назовите основные открытия этого ученого. 16. Когда, кем и в каких трудах была разработана модель гелиоцентрической модели мира, составившей суть второй естественнонаучной революции? 17. Как проникли сведения о гелиоцентрической системе мира в Россию? 18. Как была открыта планета Нептун? 19. Опишите открытия Галилея в области естествознания. 20. Дайте определение понятия «инерциальная система». 21. Сформулируйте закон инерции и принцип относительности Галилея. 22. Сформулируйте основные законы механики Ньютона. 23. Охарактеризуйте вклад Ломоносова в развитие естествознания. 24. В чем состоит сущность электродинамических явлений, открытых Ампером и Эрстедом? Какой количественный закон был открыт Ампером? 25. Охарактеризуйте сущность физического явления открытого Фарадеем. 26. В чем состоит сущность теории электромагнитного поля, созданной Максвеллом? 27. Каким стали представлять мир ученые после открытия электромагнитных волн? 28. Перечислите излучения, составляющие электромагнитный спектр. 29. Кем и как были открыты электромагнитные волны и чему равна скорость распространения электромагнитных волн в вакууме? 30. Приведите формулировку первого и второго постулатов специальной теории относительности Эйнштейна. 31. Сформулируйте выводы из специальной теории относительности о сокращении длины, замедлении времени и об увеличении массы. 32. Какова взаимосвязь между массой и энергией в специальной теории относительности? 33. В чем состоит ключевой момент специальной теории относительности? 20 34. Охарактеризуйте сущность корпускулярно-волнового дуализма и вклад М. Планка в разработку теории излучения. 35. В чем суть основной идеи квантовой механики? 36. В чем сущность принципа неопределенности Гейзенберга? 37. Какие два революционных переворота в физике (начала XX века) составили суть третьей естественно-научной революции? 38. Изменила ли общая теория относительности наши представления о Вселенной? 39. Сформулируйте предположения, на которых основывается космологический принцип Фридмана? 40. В чем отличия моделей Вселенной, предложенных Эйнштейном и Фридманом? 41. В чем состоит открытие американского ученого Хаббла в области изучения Галактики? 42. Существует ли центр Вселенной? 43. Какое событие считается началом отсчета времени и сколько лет назад оно произошло? 44. Опишите три модели Вселенной Фридмана, для которых выполним космологический принцип, какая из них подходит к описанию Вселенной в большей степени? 45. Опишите свойства сингулярной точки. 46. Опишите модель атома, предложенную Резерфордом. И какие элементарные частицы называют нуклонами? 47. Дайте определение понятия «реакция аннигиляции». 48. Охарактеризуйте новые элементарные частицы-кварки. 49. Охарактеризуйте вращательную характеристику элементарных частиц. 50. Сформулируйте принцип запрета Паули. 51. Перечислите типы взаимодействий между элементарными частицами. 52. Охарактеризуйте сущность четвертой естественно-научной революции. 53. Опишите иерархию организации материи, которая существует в природе. 54. Назовите основной принцип, по которому Менделеев строил периодическую систему химических элементов. В чем причина периодических изменений физических и химических свойств элементов? 55. Какие электроны называются валентными? 56. В чем состоит задача химии? 57. Перечислите основные природные факторы, которые влияют на свойства получаемых веществ. 58. Охарактеризуйте роль исследований Лавуазье в крушении теории флогистона. 21 59. В чем сущность современных представлений о строении атома? 60. Сформулируйте основные химические законы (Пруста, Дальтона, Авогадро). 61. Что в настоящее время понимается под химическим соединением? 62. Из каких частей состоят макромолекулы полимеров? 63. Какими уникальными свойствами обладают керамические изделия? 64. Какие соединения относятся к элементоорганическими? 65. В чем сущность теории химического строения вещества А.М. Бутлерова? 66. Дайте определение понятия химическая связь и назовите основные типы химической связи. 67. Что следует понимать под атомной и молекулярной структурой? 68. Назовите и охарактеризуйте методы управления химическими процессами. 69. В чем состоит принцип подвижного равновесия Ле-Шателье? 70. Назовите специальную науку, изучающую скорости химических реакций. 71. Что представляет собой явление катализа и в чем состоит природа биохимических катализаторов. 72. В чем сущность теории химической эволюции и биогенеза. 73. Укажите основные направления развития биологии. 74. Назовите объект изучения традиционной биологии. 75. Что является предметом изучения физико-химической биологии? Назовите методы, используемые физико-химической биологией. 76. Что является целью изучения новых наук ― биохимии и биофизики? 77. Опишите схему классификации структурных уровней живой природы. 78. В чем суть одного из главных событий в истории биологии XX века? 79. Суть трех главных проблем исследований на молекулярном уровне. 80. Назовите и охарактеризуйте три основные гипотезы происхождения жизни на Земле. 81. Охарактеризуйте типы изменчивости и приведите примеры ее проявления. 82. Охарактеризуйте сущность современного эволюционизма и сформулируйте основные отличия синтетической теории эволюции от теории Ч. Дарвина. 83. Перечислите наиболее важные открытия, сделанные в области молекулярной биологии и молекулярной генетики. 84. Охарактеризуйте вклад Г. Менделя в формирование генетики как науки. 85. Опишите историю изучения, структуру и функции ДНК в живом организме. 22 86. Что является основной функцией генов? 87. За какое открытие была присуждена Нобелевская премия Ф. Крику и Дж. Уотсону? 88. Опишите механизм репликации ДНК. 89. Перечислите типы обмена веществ и дайте их краткую характеристику. 90. Опишите историю открытия и изучения клетки. 91. Опишите, на какие группы может быть осуществлено деление всего живого мира по уровню клеточной организации. 92. Охарактеризуйте сущность биологического и эволюционного направлений в популяционной биологии. 93. Дайте определение живого вещества по В.И. Вернадскому. 94. В чем, согласно Пастеру и Вернадскому, состоит основное отличие живой материи от неживой. 95. Перечислите геохимические функции биосферы, а также сопоставьте и проанализируйте понятия биосфера и ноосфера. ЗАДАЧИ ПО КУРСУ "КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ" 1. Определите среднюю плотность Луны, считая ее шаром радиусом R 1,74 106 м . Масса Луны m 7,33 1022 кг . 2. Определите относительную погрешность измерения плотности материала куба, если его ребро имеет длину 48,7 мм, приборная погрешность 0,1 мм, случайная абсолютная погрешность 0,3 м. Масса куба m 1,305 0,002 кг . 3. Определите абсолютную погрешность измерения плотности материала прямого параллелепипеда, в основании которого лежит квадрат со стороной a 73 5 мм . Высота параллелепипеда h 47,3 0,1 мм . Масса параллелепипеда m 2,28 0,04 кг . 4. Определите величину абсолютной деформации пружины жесткостью 100 Н/м при подвешивании к ней груза массой 500 г. 5. Проволока длиной 10 м, площадью сечения 0,75 мм2 при растяжении силой 10 Н удлинилась на 1 см. Определите модуль Юнга для вещества проволоки. 6. Тележка массой 200 кг движется по горизонтальному пути с ускорением 1 м/с2 под действием горизонтальной силы 300 Н. Определите коэффициент трения скольжения. 7. Определите тормозной путь, движущегося по горизонтальной дороге автомобиля, если его скорость перед началом торможения 40 м/с. Коэффициент трения между шинами и дорогой 0,8. 23 8. Маятник совершает 50 колебаний за 1 минуту 40 секунд. Определите частоту колебаний маятника. 9. Один математический маятник за некоторое время совершает 90 колебаний, а второй маятник за это же время 30 колебаний. Во сколько раз частота колебаний первого маятника больше второго? 10. Уравнение движения точки имеет вид: x t 0,06cos 100 t ,м. Определите амплитуду, частоту, период и 4 начальную фазу колебания. 11. Уравнение движения точки имеет вид: x t 0,6cos 8 t 2 ,м. Определите амплитуду, циклическую частоту, период и начальную фазу колебания. 12. Материальная точка совершает синусоидальные колебания с амплитудой 3 см и периодом 0,2 с. Начальная фаза равна нулю. Напишите уравнение движения точки. 13. Частота колебаний 0,5 Гц. Начальная фаза равна . Найдите фазу 2 колебаний через 1,5 с после начала отсчета времени. 14. Период колебаний математического маятника 2 с. Определите циклическую частоту колебаний маятника. 15. Определите период колебаний математического маятника с длиной нити 1 м. 16. К пружине аккуратно подвесили груз, и пружина растянулась на 2,5 см. После этого груз оттягивают немного вниз и отпускают. Возникают колебания около положения равновесия. Определите циклическую частоту возникших колебаний. 17. Определите циклическую частоту колебаний пружинного маятника. Жесткость пружины маятника равна 200 Н/м. Масса груза 400 г. 18. Определите период колебаний груза массой 200 г на пружине жесткостью 100 Н/м. 19. Пружинный маятник имеет период колебаний 0,2 с. Жесткость пружины 250 Н/м. Определите массу груза. Считайте, что 2 10 . 20. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний пружинного маятника имеет вид: 0,1 x 0, 04 x 200 x 0 . Определите круговую частоту затухающих колебаний этого маятника. 21. Определите работу выхода электронов из натрия, если красная граница фотоэффекта 500 нм. 22. В результате эффекта Комптона фотон при соударении с электроном был рассеян под углом 600. Длина волны фотона до рассеяния 2.10-9 м. Определите длину волны рассеянного фотона. 24 23. В результате эффекта Комптона фотон при соударении с электроном был рассеян под углом 900. Длина волны фотона до рассеяния 3.10-9 м. На сколько изменилась длина волны фотона после рассеяния? 24. Определите энергию фотона с длиной волны 2.10-9 м. 25. Определите импульс фотона с длиной волны 380 нм. 26. Определите массу фотона с длиной волны 2.10-9 м. 27. Определите длину волны де Бройля, сопутствующей протону, движущемуся со скоростью 10 км/с. Масса протона 1, 67 1027 кг. 28. Определите длину волны де Бройля, сопутствующей электрону, движущемуся со скоростью 1 км/с. Масса электрона 9,1 1031 кг. 29. Определите длину волны де Бройля, сопутствующей α-частице, движущейся со скоростью 1 км/с. Масса α-частицы 6, 64 1027 кг. 30. Определите длину волны де Бройля, сопутствующей пылинке массой 0,001 г, движущейся со скоростью 1 м/с. Задачи к модулю Концепции классической механики (с ответами) 1. За какое время можно остановить автомобиль, движущийся со скоростью 72 км/ч, если при аварийном торможении ускорение равно –5 м/с2? Ответ: t=2с t=4с t = 40 с t = 2,6 с 2. От толчка локомотива вагон пришел в движение и, пройдя путь 37,5 м за 5 с, остановился. Считая движение вагона равнозамедленным, найдите его начальную скорость. Ответ: v0 = 0.5 м/с v0 = 5 м/с v0 = 8.3 м/с v0 = 1.5 м/с 3. Определите радиус маховика, если при вращении скорость точек на его ободе равна 6 м/с, а точек, находящихся на 15 см ближе к оси,– 5,5 м/с. Ответ: R = 1,8 м R = 0,3 м R=3м R = 2,8 м 4. Диск радиусом 10 см, находящийся в состоянии покоя, начал вращаться с постоянным угловым ускорением 0,5 рад/с2. Каким было полное ускорение точек на окружности диска в конце второй секунды после начала вращения? Ответ: a = 0,11 м/c2 a = 11 м/c2 a = 1,1 м/c2 a = 1,3 м/c2 5. Сколько оборотов делает маховик, если он, вращаясь с частотой 20 об/с, начинает двигаться равнозамедленно и останавливается через 5 с? Ответ: N = 10 об. N = 67 об. N = 27,8 об. 25 N = 50 об. 6. Вагон массой 16 т, двигаясь по инерции со скоростью 36 км/ч, останавливается, пройдя путь 0.5 км. Вычислите силу трения, которая на него действовала. Ответ: Fтр. = 0.5 кН Fтр. = 10.8 кН Fтр. = 1.6 кН Fтр. = 4.2 кН 7. Автомобиль массой 2 т, двигаясь из состояния покоя по горизонтальному пути, через 10 с от начала движения достигает скорости 20 м/с. Коэффициент трения равен 0.1. Определите силу тяги двигателя автомобиля. Ответ: Fт. = 4 Н Fт. = 6 кН Fт. = 1,9 кН Fт. = 8,1 кН 8. Изучая дорожное происшествие, автоинспектор установил, что тормозной путь автомобиля на асфальтированной дороге равен 60 м. С какой скоростью двигался автомобиль, если коэффициент трения скольжения шин по асфальту равен 0,5? Ответ: v = 2.4 м/с v = 24.2 м/с v = 32.8 м/с v = 4.2 м/с 9. Груз массой 100 кг равномерно перемещают по поверхности, прилагая силу под углом 300 к горизонту. Коэффициент трения равен 0.3. Найдите величину этой силы. Ответ: F = 289 Н F = 2,89 Н F = 28,9 Н F = 128 Н 10. Две гири массой 2 кг и 1 кг соединены нитью, перекинутой через невесомый блок. Найдите ускорение, с которым движутся гири. Ответ: а = 2,6 м/с2 а = 14 м/с2 а = 3.26 м/с2 а = 8.5 м/с2 11. По выпуклому мосту с радиусом кривизны 50 м со скоростью 21,6 км/ч движется автомобиль массой 4,9103 кг. Определите силу давления автомобиля на середину моста. Ответ: Fдавл = 44.5 кН Fдавл = 5 кН Fдавл = 8,3 кН Fдавл = 30.5 кН 12. Какую скорость получит неподвижная лодка, если находящийся в ней пассажир выстрелит в горизонтальном направлении. Масса пули 10 г, ее скорость 800 м/с. Масса лодки с пассажиром 500 кг. Ответ: v = 2.310–2 м/с v = 3.610-2 м/с v = 6,810–3 м/с v = 1.610–2 м/с 13. Пуля массой 9 г, летящая с постоянной скоростью 800 м/с вдоль горизонтальной плоскости, попадает в тележку с песком и застревает в нем. Тележка с песком массой 5 кг может свободно (без трения) перемещаться под 26 влиянием внешних воздействий. Определите скорость тележки после удара пули. Ответ: v = 2.5 м/с v = 1.44 м/с v = 24 м/с v = 0.33 м/с 14. Брусок массой 5 кг проходит по шероховатой горизонтальной плоскости 0,5 м и останавливается. Коэффициент трения между бруском и плоскостью равен 0,2. Какую работу совершила сила трения? Ответ: А = 2.3 Дж А = 9 Дж А = 4.9 Дж А = 2 кДж 15. Паровоз при заднем ходе сжал пружины буферов на 10 см. Какую работу выполнил паровоз до начала движения вагонов, если для сжатия буферов на 1 см требуется сила 3105 Н? Ответ: А = 1.5 МДж А = 8.5 МДж А = 10 кДж А = 0.15 МДж 16. Из пружинного пистолета выстрелили пулькой, масса которой 5 г. Жесткость пружины 1,25 кН/м. Пружина была сжата на 8 см. Определите скорость пульки при вылете ее из пистолета. Ответ: v = 40 м/с v = 27 м/с v = 17 м/с v = 0.3 м/с 17. Камень массой 0.5 кг бросили с высоты 30 м с начальной скоростью 25 м/с. Перед ударом о землю скорость камня была равна 30 м/с. Определите работу сил сопротивления воздуха при движении камня. Ответ: А = 1.4 Дж А = 6.9 Дж А = 81.3 Дж А = 200 Дж 18. Двухступенчатая ракета под действием порохового ускорителя и двигателя второй ступени поднимается на высоту 3104 м и приобретает скорость 1100 м/с. Какая работа выполняется обеими ступенями при подъеме ракеты, если средняя масса ракеты 500 кг? Ответ: A = 3.5 МДж A = 450 МДж A = 100 МДж A = 50.2 МДж 19. Какое максимальное количество теплоты выделится при столкновении пластилинового шара массой 200 г, движущегося со скоростью 10 м/с, с покоящимся шаром такой же массы? Ответ: Q = 5 Дж Q = 3 Дж Q = 1 Дж Q = 10 Дж 20. На тележку массой 100 кг, движущуюся по инерции со скоростью 20 м/с, опускают сверху кирпич массой 2 кг. Сколько при этом выделится тепла? Ответ: 27 Q = 5 кДж Q = 3 кДж Q = 1.4 кДж Q = 0.4 кДж 21. Бревно весит 150 кг. Какую силу нужно приложить, чтобы приподнять его за один конец? Ответ: F = 37 Н F = 735 Н F = 75 Н F = 335 Н 22. Маховик в виде сплошного диска радиуса 0,2 м и массой 50 кг раскручен до частоты вращения 480 1/мин и предоставлен сам себе. Под действием сил трения маховик остановился через 50 с. Найдите величину момента сил трения, считая его неизменным с течением времени. Ответ: М = 0.3 НЧм М = 8 НЧм М = 1 НЧм М = 100 НЧм 23. Горизонтальная платформа массой 100 кг вращается вокруг вертикальной оси, проходящей через центр платформы, с частотой 10 об/мин. Человек массой 60 кг стоит при этом на краю платформы. С какой частотой начнет вращаться платформа, если человек перейдет от края платформы к ее центру? Считать платформу однородным диском, а человека – точечной массой. Ответ: n2 = 22 об/мин n2 = 10.8 об/мин n2 = 8.5 об/мин n2 = 18 об/мин 24. Вентилятор вращается с частотой 900 об/мин. После выключения вентилятор, вращаясь равнозамедленно, остановился. Найдите момент инерции вентилятора, если работа сил торможения при этом равна 44.4 Дж. Ответ: I = 0.01 кгм2 I = 0.1 кгм2 I = 1 кгм2 I = 10 кгм2 25. Маховик начинает вращаться с угловым ускорением 0.5 рад/с2 и через 15 с после начала движения приобретает момент импульса 73.5 кгм2/с. Найдите кинетическую энергию маховика через 20 с после начала движения. Ответ: T = 18 Дж T = 680 Дж T = 490 Дж T = 50 Дж 28