Принципы и методы естественно-научного познания действительности.

Принципы и методы естественно-научного познания действительности.

Теоретические методы:

Формализация – построение абстрактных математических моделей с использованием идеализированных представлений об объектах.

Идеализация и абстрагирование – построение мысленных моделей, использование идеализированных представление об объектах.

Аксиоматизация – построение теорий на основе аксиом, утверждений, не требующих доказательств.

Гипотетико-дедуктивный метод – создание системы, дедуктивно связанных гипотез. В методе используется 2 приёма – индукция (наведение, выведение общего суждения из частного) и дедукция (рассуждение от общего к частному)

Эмпирические методы:

Наблюдение систематическое, целенаправленное, с ведением журнала.

Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью технических средств.

Эксперимент – наблюдение в специально созданных и контролируемых условиях.

Физическое моделирование – создание игрушечных аналогов реальных объектов.

Принципы естественно-научного познания:

1) Принцип причинности. Открывает причинно-следственную связь: возникновение любых объектов или изменение их свойств во времени имеет свои основания в предыдущем периоде.

2) Принцип истинности. Естественнонаучная истинность проверяется только практикой.

3) Принцип относительности. Научные знания всегда относительны, т.е. имеют границы, где действуют законы этого знания.

4) Принцип соответствия. Всякая новая научная теория не отвергает предшествующую, а включает в себя на правах частного случая.

Погрешности измерений. Виды ошибок и их оценка. Обработка результатов прямых и косвенных измерений.

Измерение — совокупность операций для определения отношения одной (измеряемой) величины к другой однородной величине, принятой за единицу, хранящуюся в техническом средстве (средстве измерений).

Погрешность измерения — отклонение измеренного значения величины от её истинного значения. Погрешность измерения является мерой точности измерения.

Виды ошибок и их оценка:

Ошибки:

Грубые (промахи) – результат измерений далек от действительного значения. Они не учитываются для нахождения среднего значения.

Систематические – постоянно повторяющиеся ошибки, обусловленные факторами, действующими одинаково при много кратных повторениях. Устраняются внесениям поправок.

Случайные – ошибки, вызванные факторами, действующими неодинаково и непредсказуемым образом. Не устраняются. Носят вероятностный характер.

Для учёта ошибок измерений используют 3 вида погрешностей:

Абсолютная погрешность – разность между измеренным и реальным значением. ΔА = А_изм – А_дейст или А=А_средн ± ΔА

Относительная погрешность - отношения абсолютной погрешности измерения к действительному или измеренному значению измеряемой величины. (Е %=ΔA/А_дейст*100%), где А_дейст – среднеарифметическое нескольких измерений.

Приведенная погрешность – отношение абсолютной погрешности к номинальной (максимальному значению величины, на которое рассчитан данный прибор). К% = ΔA/А_{номинал..} Является безразмерной величиной, либо измеряется в процентах.

В результате обработки данных прямых измерений получают значение измеряемой физической величины в виде X = Xd ± ΔX, где Xd - действительное значение, применяемое в качестве истинного и являющееся его наиболее вероятным значением, ΔX - граница погрешности измерений.

При обработке косвенного измерения искомое значение находят расчетом на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, функционально связанными с искомой и определяемыми посредством измерений.

Виды материи и движения.

Мате́рия (от лат. māteria «вещество») — фундаментальное физическое понятие, связанное с любыми объектами, существующими в природе, о которых можно судить благодаря ощущениям.

Материя – объективная реальность, обнаруживаемая через ощущения.

Существует 3 вида материи:

1) Вещество – всё, что занимает объём и имеет массу.

Признаки: Обладает массой покоя, Вещество состоит из частиц, среди которых чаще всего встречаются электроны, протоны и нейтроны. Последние два образуют атомные ядра, а все вместе — атомы (атомное вещество), из которых — молекулы, кристаллы и т. д.

2) Поле – особая форма материи, которая проявляет себя при взаимодействиях с веществом.

3) Физический вакуум – нулевые флуктуирующие (нерегулярно изменяющийся) поля, связанные с виртуальными частицами.

Движение - изменение положения тела в пространстве

Виды движения:

механическое движение (изменение его положения в пространстве относительно других тел с течением времени, при этом тела взаимодействуют по законам механики):

поступательное движение

криволинейное движение

прямолинейное движение

вращательное движение

равноускоренное движение (равнозамедленное движение)

равномерное движение

покой

Поступательное движение, при котором любая прямая линия, связанная с телом, остается при движении параллельной самой себе.

Вращательное движение или вращение тела вокруг своей оси, считающейся неподвижной.

Сложное движение (включает два предыдущих)

Тепловое движение — процесс хаотического (беспорядочного) движения частиц, образующих вещество.

Гравитационное слабое поле

Электрослабое

сильное (или поле ядерных сил).

И 4-1 q- const

3-4 T = const

q₁=T₁(S₁-S₂)

q₂=T₂(S₂-S₁)

𝜂 = (q₁-q₂)/q₁=(T₁-T₂)/T₁=1- T₂/T₁ – КПД цикла Карно

Выводы:

Для совершения работы нужен перепад температур.

2й закон термодинамики:

Не существует вечного двигателя второго рода.

Если 2 тела находятся в контакте, то тепло переходит от более горячего к менее горячему.

Никакая тепловая машина не имеет КПД выше КПД цикла Карно

Энтропия замкнутой системы не может убывать и может быть записана:

𝛥𝑆 ≥, 𝛥 - 𝑄 ./ 𝑇

27. Роль химии в жизни общества. Атом. Молекула. Ион. Основные определения.

Главная задача химии – выяснение природы вещества, главный подход к решению этой задачи – разложение вещества на более простые компоненты и синтез новых веществ.

Роль химии в жизни общества. Химия - наука о химических элементах, их соединениях и превращениях, происходящих в результате химических реакций. Без использования химических технологий невозможно материальное производство. Новые материалы постоянно входят в нашу жизнь. Химия – это энергия, тепло, бытовая химия.

Атом - частица вещества микроскопических размеров и очень малой массы, наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Каждому элементу соответствует определённый род атомов, обозначаемых символом элемента (например, атом водорода –Н, железа – Fe). Атомы могут существовать как в свободном состоянии, в газе, так и в связанном.

Молекула — электрически нейтральная частица, состоящая из двух или более связанных химическими связями атомов, наименьшая частица химического вещества, определяющая его свойства и способная к самостоятельному существованию.

Ионы, электрически заряженные частицы, образующиеся при потере или присоединении электронов (или других заряженных частиц) атомами или группами атомов.

Понятие и термин "ион" ввёл в 1834 М. Фарадей, положительно заряженные ионы Фарадей назвал катионами, а отрицательно заряженные — анионами.

Структурная химия. Изомеры.

Структурная химия — раздел, область химии, изучающая связь различных физических и физико-химических свойств различных веществ с их химическим строением и реакционной способностью. С возникновением структурной химии у химической науки появились неизвестные ранее возможности целенаправленного качественного влияния на преобразование вещества. В настоящее время на уровне структуры молекулы понимается и пространственная, и энергетическая упорядоченность. Структурная химия рассматривает не только геометрическое строение молекул; изучению подвергается следующее — длины химических связей, валентные углы, координационные числа, конформации и конфигурации молекул; эффекты их взаимного влияния, ароматичность.

Изомерия— явление, заключающееся в существовании химических соединений (изомеров), одинаковых по составу и молекулярной массе, но различающихся по строению или расположению атомов в пространстве и, вследствие этого, по свойствам.

Изомер - химические вещества, обладающие одинаковой химической формулой, но различающиеся пространственным расположением отдельных атомов. Химические соединения, имеющие одинаковый состав и молекулярную массу, но отличающиеся строением молекул, физическими и химическими свойствами. Напр., нормальный бутан СН3—(СН2)2—СН3 кипит при температуре +0,6°, а изобутан — при —11,7° C.

В ДНК встречается четыре вида азотистых оснований (аденин, гуанин, тимин и цитозин). Азотистые основания одной из цепей соединены с азотистыми основаниями другой цепи водородными связями согласно принципу комплементарности: аденин с тимином, гуанин —с цитозином.

Нуклеотиды являются сложными эфирами нуклеозидов и фосфорных кислот.

Роль белков в клетке.

Им свойственны следующие функции.

Структурная (и строительная). Входят в состав внутриклеточных структур‚ тканей и органов. Например, коллаген и эластин служат компонентами соединительной ткани: костей‚ сухожилий‚ хрящей; фиброин входит в состав шелка‚ паутины; кератин входит в состав эпидермиса и его производных (волосы‚ рога‚ перья). Образуют оболочки (капсиды) вирусов.

Ферментативная. Все химические реакции в клетке протекают при участии биологических катализаторов - ферментов (оксидоредуктазы, гидролазы, лигазы, трансферазы, изомеразы, и лиазы).

Регуляторная. Например, гормоны инсулин и глюкагон регулируют обмен глюкозы. Белки–гистоны участвуют в пространственной организации хроматина, и тем самым влияют на экспрессию генов.

Транспортная. Гемоглобин переносит кислород в крови позвоночных, гемоцианин в гемолимфе некоторых беспозвоночных, миоглобин - в мышцах.

Защитная. Например, антитела (иммуноглобулины) образуют комплексы с антигенами бактерий и с инородными белками. Интерфероны блокируют синтез вирусного белка в инфицированной клетке. Фибриноген и тромбин участвуют в процессах свертывания крови.

Сократительная (двигательная). Белки актин и миозин обеспечивают процессы мышечного сокращения и сокращения элементов цитоскелета.

Сигнальная (рецепторная). Белки клеточных мембран входят в состав рецепторов и поверхностных антигенов.

Запасающие белки. Казеин молока, альбумин куриного яйца, ферритин (запасает железо в селезенке).

Белки-токсины. Дифтерийный токсин.

Энергетическая функция. При распаде 1 г белка до конечных продуктов обмена (СО2, Н2О, NH3, Н2S, SО2) выделяется 17‚6 кДж или 4‚2 ккал энергии.

Три закона Менделя.

Закон единообразия гибридов первого поколения, или первый закон Менделя, утверждает, что потомство первого поколения от скрещивания устойчивых форм, различающихся по одному признаку, имеет одинаковый фенотип по этому признаку. При этом все гибриды могут иметь фенотип одного из родителей (полное доминирование), как это имело место в опытах Менделя, или, как было обнаружено позднее, промежуточный фенотип (неполное доминирование). В дальнейшем выяснилось, что гибриды первого поколения могут проявить признаки обоих родителей (кодоминировапие). Этот закон основан на том, что при скрещивании двух гомозиготных по разным аллелям форм (АА и аа) все их потомки одинаковы по генотипу (гетерозиготны — Аа), а значит, и по фенотипу.

Закон расщепления , или второй закон Менделя: при скрещивании двух гетерозиготных потомков первого поколения между собой во втором поколении наблюдается расщепление в определенном числовом отношении: по фенотипу 3:1.

Третий закон Менделя. При дигибридном скрещивании во втором поколении потомков наблюдается расщепление признаков в соотношении 9:3:3:1. (Закон независимого комбинирования признаков: при скрещивании гомозиготных особей, отличающихся по двум или нескольким парам альтернативных признаков, во втором поколении наблюдается независимое комбинирование генов разных аллельных пар и соответствующих им признаков.)

Электрическая энергия.

Электрическую энергию легко превратить в механическую энергию движения, в тепловую энергию с регулированием температуры в широких пределах, в видимое и невидимое излучение, в электромагнитные колебания, которые используются не только для передачи информации на расстояние, но и для воздействия на биологический объект, при сушке, обогреве и т. д.

Электрическая энергия вырабатывается на электростанциях, расположенных, как правило, у источников первичной энергии. ГЭС, ТЭС, ТЭЦ. Экономическая выгодность.

45. Простые электрические цепи. Режим работы и расчет цепей.
Электрическая цепь — совокупность устройств, предназначенных для протекания электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий сила тока и напряжение.
Электрические цепи подразделяют на неразветвленные (во всех элементах ее течет один и тот же ток) и разветвленные (в каждой ветви течет свой ток). Ветвь - участок цепи, образованный последовательно соединенными элементами и заключенный между двумя узлами.
Изображение электрической цепи с помощью условных знаков называют электрической схемой. Самая простая электрическая цепь состоит из:

источника тока
потребителя электроэнергии (лампа, электроплитка, электродвигатель, электробытовые приборы)
замыкающего и размыкающего устройства (выключатель, кнопка, рубильник)
соединительных проводов

В зависимости от нагрузки различают следующие режимы работы:

номинальный
режим холостого хода
короткого замыкания
согласованный режим

При номинальном режиме электротехнические устройства работают в условиях, указанных в паспортных данных завода-изготовителя.

Режим холостого хода возникает при обрыве цепи или отключении сопротивления нагрузки.
Режим короткого замыкания получается при сопротивлении нагрузки, равном нулю. Ток короткого замыкания в несколько раз превышает номинальный ток. Режим короткого замыкания является аварийным.
Согласованный режим - это режим передачи от источника к сопротивлению нагрузки наибольшей мощности. Согласованный режим наступает тогда, когда сопротивление нагрузки становится равным внутреннему сопротивлению источника. При этом в нагрузке выделяется максимальная мощность.

Расчет цепей.

1. Закон Ома. Устанавливает, что сила постоянного электрического тока I в проводнике прямо пропорциональна разности потенциалов (напряжению) U между двумя фиксированными точками этого проводника:

RI = U

R – Коэффициент пропорциональности = активное сопротивление (резистор)

I – Сила тока

U – Напряжение

2. Общее сопротивление цепи. Последовательное и параллельное сопротивление.