Гіпермаркет Знань>>Фізика і астрономія>>Фізика 10 клас>>Фізика: Фізика і техніка в Україні.

ФІЗИКА І ТЕХНІКА В УКРАЇНІ
Уся історія людства — це драматична історія пізнання людиною невідомого в довколишньому середовищі та спроби поставити собі на службу це невідоме. Завдяки цим спробам виникли природничі науки: астрономія, біологія, географія, хімія. Фізика з цілковитою підставою посідає серед них головне місце. Адже саме фізика впродовж століть визначала науково-технічний прогрес людства. Транспорт, енергетика, польоти в космос, сучасна електроніка — наше сучасне життя неможливе без використання досягнень фізичної науки. У майбутньому фізика напевно відіграватиме більш важливу та значну роль у розвитку людства. І судити про країну будуть по тому, якого рівня розвитку досягнула фізика в цій країні.
Наша країна може гордитися рівнем наукових досліджень, які проводяться у численних науково-дослідних центрах, рівнем технічного втілення наукових відкриттів.
Ядерна фізика і фізика плазми, фізика твердого тіла і фізика напівпровідників, сучасна електроенергетика, створення перших електронно-обчислювальних машин, авіа- і гелікопте-робудування, ракетна техніка і виробництво автомобілів, суднобудування і виробництво залізничного транспорту, сучасна техніка радіолокації — ось неповний перелік тих галузей фізики і техніки, у яких Україна є розвиненою державою.
ЯДЕРНА ФІЗИКА
В історії людства не було наукової події, видатнішої за наслідками, ніж відкриття ділення ядер урану та опанування ядерною енергією. Людина отримала у своє розпорядження могутнє джерело енергії, зосереджене в ядрах атомів.
Дослідження в галузі атомної фізики в Україні розпочалися в 1928 році, коли в Харкові, за ініціативою відомого вченого А. І. Іоффе, було створено Український фізико-технічний інститут (УФТІ). Через кілька років після заснування інституту, у 1932 році, молоді співробітники Антон Вальтер, Георгій Латишев, Олександр Лейпунський і Кирило Синельников уперше в Європі розщепнули ядро атома — це було ядро літію (рис. В-1).

У 30-х роках під керівництвом Льва Ландау в інституті починаються теоретичні дослідження атомного ядра та ядерних процесів. Квантова механіка, фізика твердого тіла, магнетизм, фізика низьких температур, фізика космічних променів, гідродинаміка, квантова теорія поля, фізика атомного ядра і фізика елементарних частинок, фізика плазми — у всіх цих галузях фізики Ландау вдалося зробити відкриття. Про нього говорили, що у «величезній будівлі фізики 20-го століття для нього не було замкнених дверей».
Ландау був нагороджений Нобелівською премією з фізики, обраний членом Лондонського королівського товариства та академій наук Данії, Нідерландів, США, Франції, Лондонського фізичного товариства. Немає у світі жодного фізика-теоретика, який не знає знаменитого «Курсу теоретичної фізики», основним автором якого був Ландау.
Дослідження взаємодії нейтронів з ядрами урану, проведені в 1939-1941 роках, свідчили про принципову можливість здійснення ланцюгової ядерної реакції і вивільнення внутрішньоядерної енергії. У 1940 році Фрідріх Ланге, Володимир Шпінель і Віктор Маслов подали заявку на винахід атомної бомби і здобуття в промислових масштабах урану.
Учені України внесли істотний вклад до пошуку методів отримання й використання атомної енергії в мирних цілях. Із середини 20-го століття дослідження атомного ядра проводяться в Інституті фізики і Інституті ядерних досліджень України (Київ). Результати цих досліджень — ядерні реактори і системи управління ядерними процесами, а також атомна промисловість.
На сьогодні в Україні більше ніж половина електроенергії виробляється на чотирьох атомних електростанціях: Запорізькій, Рівненській, Хмельницькій і Південно-Українською АЕС.
Запорізька АЕС — найпотужніша атомна електростанція в Європі і третя за потужністю у світі.
ФІЗИКА ПЛАЗМИ
Плазма — це газоподібний стан речовини, за якого значна частина атомів йонізовані, тобто розпалися на позитивно заряджені йони та електрони. Дослідження плазми почалися ще в 19 столітті, коли розвиток вакуумної техніки дав змогу фізикам виготовити перші газорозрядні трубки. Дослідження газового розряду — а це один з видів плазми — привели до відкриття рентгенівських променів і електрона, створення нових джерел світла та апаратів з плазмової обробки поверхонь.
У земних умовах плазму можна зустріти хіба що в газорозрядних трубках і плазмових телевізорах, а у Всесвіті практично вся речовина знаходиться в стані плазми. Опанування плазми дозволить людині отримати нові джерела енергії, двигуни для космічних апаратів.
В Україні є декілька наукових центрів, у яких ведуться роботи з дослідження плазми (рис. В-2). Передусім це Інститут фізики плазми (м. Харків) та Інститут фізики (м. Київ).
Плазма викликає інтерес у вчених здебільшого тому, що саме з нею пов'язано майбутнє енергетики Землі — термоядерний синтез. Саме термоядерний синтез є джерелом енергії зір. Щоб на Землі запалити зорю, потрібно нагрівати до десятків мільйонів градусів водневу плазму. Зробити це можна лише в спеціальних установках за допомогою магнітних і електричних полів. В Інституті фізики плазми працює установка «Ураган», у якій удалося створити рукотворне Сонце. І хоча від цієї установки ще далеко до створення промислового термоядерного реактора, результати, отримані на установці «Ураган», поза сумнівом, будуть покладені в основу конструкції майбутніх термоядерних реакторів.

ФІЗИКА ТВЕРДОГО ТІЛА І ФІЗИКА НАПІВПРОВІДНИКІВ
Сучасну фізику недаремно називають фізикою твердого тіла. Успіхи математичної і експериментальної фізики кінця 19-го і початку 20-го століть створили умови для бурхливого розвитку всіх напрямів фізики твердого тіла: фізики кристалів, теорії металів, фізики напівпровідників.
В Україні дослідження в галузі фізики твердого тіла і фізики напівпровідників почали проводитися в другій половині 20-го століття. У Києві було засновано Інститут фізики напівпровідників, який сьогодні є провідним науковим центром. В Інституті проводяться дослідження напівпровідникових структур, створюються нові матеріали та прилади мікроелектроніки.
У Харківському університеті на кафедрі теоретичної фізики і в теоретичному відділенні Харківського фізико-технічного інституту Ілля Ліфшиц розробив електронну теорію металів — теоретичні основи сучасної електроніки. Крім того, І. М. Ліфшиц є одним із творців сучасної динамічної теорії твердого тіла і фізики квантових кристалів.
ПЕРШІ КОМП'ЮТЕРИ
У Києві в одній з лабораторій Інституту електротехніки наприкінці 40-х років було створено першу в СРСР і континентальній Європі електронно-обчислювальну машину, прообраз сучасних комп'ютерів (рис. В-3). Потрібно було вирішувати досить багато завдань, які вимагали швидких і складних обчислень. У першу чергу це управління польотами балістичних і космічних ракет. Надалі лабораторію було перетворено на Інститут кібернетики, який створив ряд комп'ютерних систем. Найбільше досягнення Інституту — створення сучасних суперкомп'ютерів для
вирішення задач ядерної фізики, управління складними системами, проведення космічних досліджень.

ГЕЛІКОПТЕРО-1 АВІАБУДУВАННЯ
Україна має право пишатися Ігорем Сікорським і Олегом Антоновим. Ігор Сікорський усесвітньо відомий як творець першого серійного гелікоптера, а з Олегом Антоновим пов'язане створення в Україні сучасної авіаційної промисловості, повного циклу виробництва літаків, яким можуть похвалитися не більш як десять країн світу. У Сполучених Штатах Америки, куди Сікорський емігрував у 1919 році, він створив свої найкращі гелікоптери. І сьогодні у всьому світові знають гелікоптери Сікорського. їх використовують як у цивільних, так і у військових цілях не лише у Сполучених Штатах Америки, але й у багатьох країнах світу.
Олег Антонов набув світової популярності, обіймаючи посаду директора Київського конструкторського бюро літакобудування. Він створив такі всесвітньо відомі літаки, як Ан-2, Ан-10, Ан-12, Ан-22 «Антей», Ан-24. Останнє створіння нашого знаменитого земляка — найбільший транспортний літак Ан-124 «Руслан» (рис. В-4), що випускають серійно.
У 1984 році ім'ям Олега Антонова було названо Київський авіаційний науково-технічний комплекс (АНТК) зі створення та виробництва літаків — АНТК ім. Антонова. Найкращим пам'ятником великому конструктору стало створення надважкого транспортного літака Ан-225 «Мрія», призначеного для перевезення радянського космічного корабля «Буран». АНТК ім. Антонова розробив і випустив понад 100 типів літаків цивільного і військового призначення. І сьогодні Авіаційний науково-технічний комплекс ім. Антонова належить до найвідоміших авіабудівних фірм світу.

КОРАБЛЕБУДУВАННЯ
Наприкінці 18-го століття в Україні було побудовано великі кораблебудівні заводи, поблизу яких виникли міста Миколаїв і Херсон. Спочатку на цих заводах будували дерев'яні парусні військові кораблі та цивільні судна. З розвитком техніки заводи розширювалися: дерев'яні парусні судна замінилися на пароплави, які мали сталеві корпуси.
У 19-20-му століттях кораблебудування України бурхливо розвивалося — наша країна перетворилася на одну з найбільших кораблебудівних держав Європи. Під кінець 20-го століття на 11 машинобудівних і приладобудівних заводах Миколаєва, Херсона, Керчі, Севастополя, Києва, Одеси було зосереджено близько 10 % усього обсягу світового кораблебудування. Гордістю українського суднобудування були і за12
лишаються ракетні й авіаносні крейсери, великі протичовнові кораблі та транспортні судна, криголами. Серед кораблебудівних заводів України — найбільший у Європі Чорноморський суднобудівельний завод неподалік від Миколаєва (рис. В-5). Ми впевнені, що вам, сьогоднішнім старшокласникам, удасться вписати нові сторінки в славний літопис українських кораблебудівників .

РАКЕТОБУДУВАННЯ
Уперше бойові ракети в Європі застосували в 1515 році запоріжці під командуванням гетьмана Богдана Ружин-ського: вони атакували начиненими порохом ракетами татарську кінноту кримського хана Мелік-Гірея, унаслідок чого він зазнав нищівної поразки, хоча мав кількісну перевагу над запоріжцями. Але незабаром козаки втратили секрет «ракетної зброї», бо всі ракетники, що брали участь у військовій кампанії, загинули в подальших битвах.
«Якби у нас ракетна зброя була раніше, то хтозна, чи посмів би Бонапарт ступити на нашу землю. А якби й почав свою варварську навалу, то, можливо, його б швидше зупинили. І тоді сиділи б разом з нами багато хоробрих, котрі загинули в боях». Ці слова належать нашому землякові та знаменитому військовому винахідникові Олександру Засядько. Він вів свій родовід від тих самих запоріжців-ракетників.
Народився Олександр Засядько в 1779 році в селищі Лютеньці Гадяцького району Полтавської області. Здобувши військову освіту, він брав участь у війнах з турками і французами. Вийшовши у відставку, Олександр Засядько починає винаходити бойові порохові ракети. Він сконструював пускові станки, які давали змогу вести залповий вогонь шістьма ракетами. Це був прообраз знаменитої «катюші», одним із винахідників якої був теж наш земляк, полтавчанин Юрій Победоносцев.
Ракетна зброя Олександра Засядько відіграла вирішальну роль під час облоги потужної турецької фортеці Браїлов (у Вінницькій області) весною 1828 року. Перед вирішальним штурмом по фортеці було зроблено залп бойовими фугасними ракетами. Вони зі страшним свистом летіли до фортеці й там вибухали. Стало видно як удень. Після короткої
перерви ракетний залп повторили, але вже запальними снарядами. Фортеця впала.
Серед тих, хто зміг передбачити освоєння космосу ракетними літальними апаратами і створити перші космічні, є імена винахідників і вчених, які теж тісно пов'язані з Україною: Микола Кибальчич, Юрій Кондратюк, Сергій Корольов, Михайло Янгель, Валентин Глушко.
Сьогодні славу Олександра Засядько поширюють і визначають світовий рівень у ракетно-космічній науці й техніці Дніпропетровський ракетно-космічний комплекс, до складу якого входить КБ «Південне» і завод «Південмаш». Тут конструюють і виробляють ракети, які виводять на навколоземну орбіту супутники зв'язку і дослідні лабораторії, тому Україна є космічною державою. З єдиного у світі морського космодрому «8еа ЬаипсЬ» стартують лише українські ракети «Зеніт» (рис. В-6). У своєму класі це найнадійніші та досконаліші космічні ракети у світі.
Наша розповідь про науку й техніку в Україні, звичайно ж, є неповною. Можна було б згадати одного з творців теорії броунівського руху, львів'янина Мар'яна Смолуховського, дослідника електричних і магнітних явищ, одесита Миколу Умова, винахідника методу просвітлення оптики, тернопіль-ця Олександра Смакулу, дослідника рентгенівського випромінювання, а також тернопільця Івана Пулюя. Згадаймо також про перший суцільнозварний міст через Дніпро в Києві і його розробника Євгена Патона, про кращий танк Другої світової війни Т-34 і його творців, конструкторів та інженерів Харківського паровозобудівного заводу Михайла Кошкі-на та Олександра Морозова.

_______________________________________________________________________

Л. Е. Генденштейн, І. Ю. Ненашев, Фізика, 10 клас
Надіслано читачами інтернет-сайтів

Класична механіка - перша фізична теорія
Наука, яка вивчає механічний рух матеріальних тіл і взаємодії, які при цьому відбуваються, називається механікою.
Механічний рух - це зміна з часом взаємного положення тіл чи їх частин у просторі.

Розуміння і пізнання навколишнього світу були б неможливі без розуміння саме законів механічного руху.
Наприклад, коливання і хвилі різної фізичної природи мають загальні закономірності і описуються однаковими математичними рівняннями. Звук - це механічна хвиля, світло - електромагнітна, але поширення їх у просторі має спільні ознаки хвильового руху.
Завдяки дослідженню руху рідин і газів стало можливим освоєння повітряного і водного просторів, а завдяки
дослідженню реактивного руху - космічного простору.
Розуміння і знання законів механічного руху необхідне для пояснення як руху простого колеса, так і руху деталей складних установок.
Механічні рухи тіл також можуть бути досить складними і різноманітними, тому вивчення їх утруднюється. Тож при дослідженні механічного руху намагаються виокремити простіші форми, і
тоді будь-який складний рух можна розглядати як комбінацію простих рухів.

Простими формами руху вважають поступальний, обертальний і коливальний, які характеризуються певними фізичними величинами.
У восьмому класі ви ознайомилися з деякими ознаками поступального руху. Ви знаєте, що рухоме тіло здійснює переміщення у просторі за певною траєкторією. За формою траєкторії рухи поділяють на прямолінійні і криволінійні. Довжину траєкторії можна виміряти і таким чином дізнатися пройдений тілом шлях. А знаючи довжину шляху і час, за який тіло його проходить, можна визначити шляхову швидкість (ми говорили тоді просто швидкість руху). Досліджуючи більш складні форми руху, ми з'ясуємо, що швидкість руху тіла дуже важлива його властивість і від неї багато в чому залежить характер руху. Поки що ви знаєте, якщо швидкість руху не змінюється - тіло рухається рівномірно, рух зі змінною швидкістю буде нерівномірним. Серед нерівномірних рухів ми навчимося з вами досліджувати рівноприскорений рух, обертальний рух твердого тіла.
Проте у чистому вигляді в природі не існує як виключно рівномірного, так і рівноприскореного прямолінійного руху. Це ідеалізації, що дають змогу зрозуміти складніше на основі простішого. Крім того, для дослідження механічного руху застосовують інші ідеалізації - фізичні моделі, за допомогою яких дещо спрощується вивчення механічного руху. Наприклад, якщо ми розглядатимемо рух потяга між Києвом і Львовом, то, визначаючи його положення в просторі, ми можемо знехтувати його розмірами і прийняти його за матеріальну точку.
Матеріальна точка - це абстрактна модель, яка вводиться для спрощення вивчення механічного руху.
Обертальний рух тіл вивчають за допомогою моделі абсолютно твердого тіла.
Коливальні рухи вивчають за допомогою моделей маятників (математичного, пружинного та фізичного).
Основна задача механіки. Основною задачею механіки є опис механічного руху тіл, тобто встановлення закону (рівняння) руху тіла на основі характеристик, що його описують (координати, переміщення, довжина пройденого шляху, кут повороту, швидкість, прискорення тощо). Іншими словами, якщо за допомогою складеного закону (рівняння) руху можна визначити положення тіла у будь-який момент часу, то основна задача механіки вважається розв'язаною.
Залежно від обраних фізичних величин і методів розв'язання основної задачі механіки її поділяють на кінематику, динаміку та статику.
Кінематика - розділ механіки, в якому вивчається механічний рух без розглядання його причин. Кінематика дає відповідь на питання, де буде тіло у просторі з плином часу, якщо відомі його початкові характеристики.
Динаміка - розділ механіки, в якому вивчають закономірності механічного руху тіл під дією прикладених до них сил. Динаміка дає відповідь на питання, чому саме так рухається тіло.
Статика - розділ механіки, який вивчає умови рівноваги матеріальних тіл під дією прикладених до них сил.
Слід також зауважити, що закони класичної механіки не завжди можуть бути застосовними. Наприклад, рух однієї молекули можна описати законами механічного руху, а рух їх сукупності в тілі описується уже іншими - статистичними законами. Рух тіла зі швидкістю, близькою до швидкості світла (швидкість світла позначають літерою с, с = 300 000 км/с), описується релятивістськими законами. Рух і взаємодію елементарних частинок мікросвіту описують у квантовій механіці.
Говорячи «механіка», ми розумітимемо саме класичну механіку, яка базується на законах механічного руху, сформульованих Ньютоном, і яка стала поштовхом до створення сучасної квантової фізики.
________________________________________________________________

Т.М. ЗАСЄКІНА , М.В.ГОЛОВКО, Фізика, 10 клас
Надіслано читачами інтернет-сайтів

НАБЛИЖЕНІ ОБЧИСЛЕННЯ

Зараз, коли людина володіє потужним арсеналом обчислювальної техніки (різноманітні калькулятори, комп'ютери тощо), дотримання правил наближених обчислень особливо важливе, щоб не спотворити вірогідність результату. Виконуючи будь-які обчислення, слід пам'ятати про точність результату, яку можна або треба (якщо її встановлюють) отримати. Так, неприпустимо робити обчислення з більшою точністю, ніж це задано даними фізичної задачі або вимагається умовами експерименту1. Наприклад, виконуючи математичні дії з числовими значеннями фізичних величин, які мають дві достовірні (значущі) цифри, не можна записувати результат розрахунків з точністю, що виходить за межі двох достовірних цифр, навіть якщо в підсумку маємо їх більше.
Приклад. 2,7 • 3,4 = 9,2 (але не 9,18); 72 : 53 = 1,4 (але не 1,358...).
Значення фізичних величин треба записувати, зазначаючи лише знаки достовірного результату. Наприклад, якщо числове значення величини 39 600 має три достовірних знаки (абсолютна похибка результату дорівнює 100), то результат треба записати у вигляді 3,96 • 104 або 0,396 • 105. У підрахунку достовірних цифр не беруться до уваги нулі зліва від числа.
Щобрезультат обчислень був коректним, його треба округлити, залишаючи лише дійсне значення величини. Якщо числове значення величини містить зайві (недостовірні) цифри, які переважають задану точність, то остання цифра, що зберігається, збільшується на 1 за умови, коли надлишок (зайві цифри) дорівнює або більший від половини значення наступного розряду числа.
Приклад. Округлення до трьох достовірних цифр:
а) 0,46281 « 0,463; б) 1835 « 1840; в) 1,4817 « 1,48; г) 7,6394 « 7,60.
У різних числових значеннях нуль може бути як достовірною, так і недостовірною цифрою. Так, у прикладі б) він є недостовірною цифрою, а у г) - достовірною, значущою. У фізиці, якщо хочуть підкреслити достовірність розряду числового значення фізичної величини, у стандартному її виразі вказують «0». Наприклад, запис значення маси 2,10 • 10-3 кг вказує на три достовірні цифри результату і відповідну точність вимірювання, а значення 2,1 • 10-3 кг має лише дві достовірні цифри.
Слід пам'ятати, що результат дій з числовими значеннями фізичних величин є наближеним результатом, який враховує точність обрахунку або похибку вимірювань. Тому під час наближених обчислень варто керуватися такими правилами підрахунку достовірних цифр:
1.    При виконанні математичних дій з числовими значеннями фізичних величин у їхньому результаті слід брати стільки достовірних знаків, скільки їх має числове значення з найменшою кількістю достовірних знаків.
2.    В усіх проміжних підрахунках варто зберігати на одну цифру більше, ніж їх має числове значення з найменшою кількістю достовірних знаків. У кінцевому результаті ця «додаткова» цифра відкидається шляхом округлення.
3.    Якщо окремі дані мають більше достовірних знаків, ніж інші, їхні значення попередньо слід округлити (можна зберегти одну «надлишкову» цифру) і після цього виконувати дії.
____________________________________________________________________

Є.В. Коршак, О.І. Ляшенко, В.Ф. Савченко, Фізика, 10 клас
Надіслано читачами інтернет-сайтів

_{уроки фізики, програма з фізики, реферати з фізики для 10 класу}

Зміст уроку
 конспект уроку і опорний каркас                      
 презентація уроку 
 акселеративні методи та інтерактивні технології
 закриті вправи (тільки для використання вчителями)
 оцінювання 

Практика
 задачі та вправи,самоперевірка 
 практикуми, лабораторні, кейси
 рівень складності задач: звичайний, високий, олімпійський
 домашнє завдання 

Ілюстрації
 ілюстрації: відеокліпи, аудіо, фотографії, графіки, таблиці, комікси, мультимедіа
 реферати
 фішки для допитливих
 шпаргалки
 гумор, притчі, приколи, приказки, кросворди, цитати

Доповнення
 зовнішнє незалежне тестування (ЗНТ)
 підручники основні і допоміжні 
 тематичні свята, девізи 
 статті 
 національні особливості
 словник термінів                          
 інше 

Тільки для вчителів
 ідеальні уроки 
 календарний план на рік 
 методичні рекомендації 
 програми
 обговорення

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.