§6. Физика и техника
Вопросы
1. Какое значение имеет физика для техники? Покажите это на примерах.
Ответ:
Переоценить значение физики для развития техники очень сложно.
Изучение полупроводниковых приборов позволило создать радиодетали на которых собраны телефоны, компьютеры, электронные устройства. Они используются для расчетов и бытового назначения. Светодиоды используются для индикации и освещения.
Изучение процессов тепловых процессов позволило создать паровой двигатель, а после двигатель внутреннего сгорания. Сейчас они повсеместно используются на транспорте.
Изучение механических явлений позволило создать механизмы для передачи крутящего момента (редукторы, коробки передач). а также системы для перемещения и подъема грузов (лебедки, краны).
2. Каких учёных вы знаете? Какие открытия ими были сделаны?
Ответ:
Галилео Галилей изучал движение небесных тел, то есть звезд. Открытие инерционной массы, закона взаимодействия тел.
Исаак Ньютон изложил важнейшие законы механики (3 закона Ньютона), которые были названы его именем (1 закон, кстати был заимствован у Галилео).
Джеймс Максвелл создал общую теорию электромагнитных явлений, которая объяснила природу двойственности света (волновая теория и корпускулярная), она помогла в разработке технических приборов и устройств.
Альберт Эйнштейн разработал несколько монументальных физических теорий: специальная теория относительности, общая теория относительности, явление фотоэффекта а которое получил Нобелевскую премию.
3. Какие естественные науки вам известны? Что они изучают?
Ответ:
Физика − это наука о природе, изучает изменения, происходящие с телами и веществами в окружающем мире.
Биология − это наука о живых организмах. В её рамках изучается всё разнообразие процессов окружающего нас животного и растительного мира, а также особенности строения человеческого тела.
Химия − это наука о веществе, исследует строение и свойства вещества, а также происходящих с ним изменений.
Экология − это наука об организмах в окружающей их среде.
Астрономия − это наука, которая занимается изучением Вселенной, космического пространства, небесных тел и связных с ними явлений.
География − наука, которая изучает поверхность Земли, а также ее слои, которые образуют земную оболочку, а также изучает взаимодействие окружающей природы и человеческого общества.
Геология − наука, которая изучает Землю, ее вещественный состав, структуру коры, процессы и историю.
Экология − это наука об организмах в окружающей их среде.
Задание
1. Используя портал H−cosmos.ru, проведите исследование по теме "Начало космической эры и роль учёных нашей страны в изучении Вселенной". Выполненную работу оформите как презентацию.
Ответ:
1−й слайд.
Начало освоения космоса и Вселенной, а также вклад ученных нашей страны в эти исследования.
2−й слайд.
1957 год − начало эры космоса.
4 октября 1957 года дата запуска первого искусственного спутника Земли.
Первый спутник Земли был блестящим шаром из легких сплавов − диаметр 58 см, массой − 83,6 кг. На спутнике были установлены усы−антенны, а внутри установлены два радиопередатчика. Скорость спутника на орбите составляла 28800 км/ч. За 1,5 часа аппарат облетел вокруг земли, а за сутки 15 раз.
3−й слайд.
03.11.1957 был запущен уже 2 советский искусственный спутник. Это был первый в мире искусственный спутник с живым существом, - собакой. Собаку звали Лайка.
(15.05.1958) Третий советский искусственный спутник Земли стал опять же первым в своем роде спутником для проведения научных исследований.
4−й слайд.
1961 год – первый в истории человечества полёт человека в космос.
12 апреля 1961 года, в 6:07 утра, с космодрома Байконур стартовала ракета−носитель, позже названная РН «Восток», которая вывела на орбиту Земли советский космический корабль «Восток».
Первым космонавтом стал Юрий Алексеевич Гагарин.
Запуск первого в мире космического пилотируемого корабля осуществлялся под руководством Главного конструктора Сергея Павловича Королева, а также А.С. Кириллова и Л.А. Воскресенского.
5−й слайд.
О личности Константина Эдуардовича Циолковского.
Именно он задумался о полете в космос в серьез. Был весьма примечательным советским исследователем и изобретателем, ученым−самоучкой, педагогом. Им было выпущено множество трудов, ставшими основой для современной космонавтики, он был автором работ по аэродинамике, воздухоплаванию, астрономии и ракетостроению. Примечательно и его способность к научно−фантастическим романам и собственной теории по философии.
Самым важным его изобретением стал принцип работы ракетного двигателя, за счет сгорания топлива и получения импульса от вырывающихся газов.
6−й слайд.
Труды Константина Циолковского были развиты Фридрихом Артуровичем Цандером и Юрием Васильевичем Кондратюком.
Здесь необходимо сказать о том, что Ф.А. Цандер оригинально развил идеи К.Э. Циолковского, и именно по его теории расчета создавался жидкостно−ракетного двигатель.
Что на счет Ю.В. Кондратюк, то это советский теоретик космонавтики, рассчитавший наиболее оптимальную траекторию полёта к Луне (так называемая «трасса Кондратюка»). Вывел основные теории по движению ракет, состава ракетного топлива, выбор оптимальных траекторий полёта, обустройства межпланетных промежуточных баз, идеи для возвращения на Землю.
7−й слайд.
КОРОЛЁВ Сергей Павлович.
Великий организатор и ученый позволивший теорию превратить в практику. Именно под его руководством созданы первый космический комплекс, баллистические и геофизические ракеты, также запущена впервые в мире межконтинентальная баллистическия ракета. Популярный носитель "Восток" и ее различные модификации, искусственный спутник Земли. Также осуществлены полеты КК "Восток" и "Восход", на которых впервые в истории человечества совершены космические полет человека и выход космонавтов в космос. Разработан проект КК "Союз".
8−й слайд.
Человек в космосе.
6 августа 1961 года начался полет советского космического корабля "Восток−2" с Германом Титовым. Длительность полета 1 сутки 1 час 18 минут. За это время была произведена киносъемка нашей планеты Земля из Космоса.
Через 2 года, в 1963 году состоялся первый полет в космос женщины−космонавта (Валентина Владимировна Терешкова).
12 октября 1964 был осуществлен первый в мире полет многоместного космического корабля. При этом космонавты В. Комаров, К. Феоктистов, Б. Егоров совершали полет без скафандров.
18 марта 1965 осуществлен выход человека в открытый космос (Алексей Архипович Леонов).
2. Используя Интернет, подготовьте сравнительную таблицу "Покорители космоса XX − XXI вв." (длительность полёта, число космонавтов, стран).
Ответ:
Дата Количество космонавтов и астронавтов Количество пилотируемых полётов Рекорд продолжительности полёта Страны (участники−космонавты) 60−е годы 20 века 44 35 330 ч. 35 мин. СССР, США 70−е годы 20 века 48 33 4200 ч 36 мин (175 суток 0 ч 36 мин) СССР, США, Чехословакия, Польша, ГДР, Болгария 80−е годы 20 века 130 58 8782 ч 40 м (365 дней 22 ч 40 м) 17 90−е годы 20 века 168 85 10505 ч 58 м (437 дней 17 ч 58 м) 14 2000−е годы 118 58 Постоянное пребывание космонавтов и астронавтов на МКС. 14−й экипаж МКС − 215 дней 8 ч 23 м 18 (Китай начал запуск космонавтов) 2010−е годы 54 48 61−й полет Союза к МКС − 204 дня 15 ч 19 мин 11
3. Проведите исследование по теме: "Спутниковая связь и её роль в жизни человека" и подготовьте презентацию.
Ответ:
Слайд 1.
Возможности спутниковой связи и ее значение в жизни человека.
Слайд 2.
Спутниковая связь — одна из возможностей обеспечивать связь посредством спутников на орбите земли. Как правило это специально предназначенные для этого спутники земли.
Сам термин спутниковая связь появился в 1945 году, когда была опубликована научный труд английского ученого Артура Кларка под названием «Внеземные ретрансляторы».
Слайд 3.
Главные этапы развития систем спутниковой связи.
−60−е годы: коммерческого использование спутников−ретрансляторов для многоканальной связи, для передачи радио и телепрограмм;
−70−е годы: создание систем спутниковой связи для общения на земле посредством мобильных телефонов, передача сигнала от спутников для коллективного телевещания;
−80−е годы: появление технологии VSAT – технологии малых спутниковых терминалов, устанавливаемых прямо у пользователей, и непосредственного спутникового телевизионного вещания;
− конец 90−х годов: начало эксплуатации глобальных спутниковых систем связи.
Слайд 4.
Как работает спутниковая связь.
Спутник принимает сигнал от наземной станции и передает обратно на другую наземную станцию
Расстояние между наземными станциями может достигать половину Земли.
Земные станции могут быть подвижные и неподвижные
Слайд 5.
Основные задачи систем спутниковой связи.
Три основных вида услуг (класса) спутниковой связи:
−пакетная передача данных (доставки циркулярных сообщений, автоматизированного сбора данных о состоянии различных объектов, в том числе транспортных средств и т. д.);
−речевая связь (радиотелефонной);
−GPS ориентирование, определения местоположения (координат) клиентов.
Слайд 6.
Главные преимущества спутниковой связи перед другими видами связи.
− высокая стабильность. Благодаря широкому покрытию, даже всего одного спутника достаточно для передачи сигнала на огромные расстояния без задействования наземных промежуточных станций;
− относительно низкая стоимость. Цена на использование канала связи не зависит от количества итоговых абонентов. Так существует тенденция к удешевлению услуг спутниковой связи благодаря расширению базы клиентов без дополнительных расходов.
− ширина канала. Использование широкополосного диапазона обеспечивает пропускание большого потока данных за короткое время;
− надежность связи. Вероятность передачи ошибочного пакета информации (искажения и прочее) практически равна нулю благодаря современным технологиям, которые их обнаруживают и исправляют искажения в сигнале.
Слайд 7.
Минусы спутниковой связи.
− Спутники необходимо выводить на орбиту Земли и поддерживать их на ней, это является дорогостоящим процессом.
− Некая задержка распространения сигнала от спутниковых систем, больше чем у наземных систем.
− Низкая ремонтопригодность, если какая−либо проблема возникает в спутниковой системе.
− Потеря свободного пространства больше.
− Возможна перегруженность частот.
Слайд 8.
Значение спутниковой связи в жизни человека.
Использование спутниковой связи позволило получить новые уровень телефонии и других видов коммуникации. Спутниковые интернет, сотовая связь, другая передача данных, телевидение — незначительная часть новых возможностей.
Важным из распространенных у пользователей продуктов спутниковой связи является навигация.
Кроме того, благодаря спутникам, человечество смогло не просто составить точные карты, но и получать наиболее точные данные о перемещении атмосферных фронтов, изменениях в ландшафте земного шара. Это позволяет, как пример, составлять более точные прогнозы погодных явления, а не просто регистрировать данные о перемещении воздушных масс в каком-то локальном месте.
