Естествознание – основа современной наукоемкой технологии. Технологии(понятие, история, классификация). Научно – технические революции. Жизненный цикл технологии.

Естествознание

Слово «естествознание» (естество – природа) означает знание о природе, или природоведение. В латинском языке слову “природа” соответствует слово natura, поэтому в немецком языке, ставшем в 17-19 вв. языком науки, все о природе стали называться "Naturwissenchaft”. На этой же основе появился и термин «натурфилософия» – общая философия природы. В древнегреческом языке слову природа очень близко слово «физис».Первоначально все знание о природе действительно относилось к физике (в древности – «физиология»). Физика, таким образом, стала основой всех наук о природе.В настоящее время имеются два определения естествознания. Естествознание – наука о природе, как о единой целостности.Естествознание – совокупность наук о природе, взятое как единое целое. Первое определение говорит об одной единой науке о природе, подчеркивая единство природы, ее нерасчлененность. Второе говорит о естество

знании как о совокупности, т.е. множестве наук, изучающих природу, хотя в нем и содержится фраза, что это множество следует рассматривать как единое целое. К естественным наукам относят физику, химию, биологию, космологию, астрономию, географию, геологию и частично психологию. Кроме того, существует множество наук, возникших на стыке названных (астрофизика, физическая химия, биофизика и т.д).Целью естествознания, в конечном счете, является попытка решения так называемых «мировых загадок», сформулированных еще в конце 19-го века Э. Геккелем и Э.Г. Дюбуа-Реймоном. Вот эти загадки: Сущность материи и силы. Происхождение движения. – Относятся к физике. Происхождение жизни. Целесообразность природы. – Относятся к биологии. Возникновение ощущения и сознания. Возникновение мышления и речи. Свобода воли. – Относятся к психологии (Рис. 1). Естествознание, развиваясь, приближается к решению этих загадок, но возникают новые вопросы, и процесс познания бесконечен.Задачей естествознания является познание объективных законов природы и содействие их практическому использованию в интересах человека. Естественнонаучное знание создается в результате обобщения наблюдений, получаемых и накапливаемых в процессе практической деятельности людей, и само является теоретической основой их деятельности.

Инновация — это внедренное новшество, обеспечивающее качественный рост эффективности процессов или продукции, востребованное рынком. Является конечным результатом интеллектуальной деятельности человека, его фантазии, творческого процесса, открытий, изобретений и рационализации.

Технологические — получение нового или эффективного производства имеющегося продукта, изделия, техники, новые или усовершенствованные технологические процессы. Инновации в области организации и управления производством не относятся к технологическим.Социальные (процессные) — процесс обновления сфер жизни человека в реорганизации социума (педагогика, система управления, благотворительность, обслуживание, организация процесса).Продуктовые.Организационные.Маркетинговые.Инновационные технологии - наборы методов и средств, поддерживающих этапы реализации нововведения. Различают виды инновационных технологий: - внедрение; - тренинг (подготовка кадров и инкубация малых предприятий);

- консалтинг;

- трансферт;

- аудит;

- инжиниринг

Жизненный цикл нововведения

Жизненный цикл нововведения - период времени от зарождения новой идеи, ее практического воплощения в новых изделиях до морального старения этих изделий и снятия их с производства. Жизненный цикл состоит из шести стадий:

-1- зарождение идеи и появление изобретения;

-2- научные исследования и экспериментальная проверка возможности реализации изобретения;

-3- появление нового изделия на рынке и формирование спроса (рост);

-4- массовое изготовление новых изделий (зрелость);

-5- насыщение рынка;

-6- затухание продаж и вытеснение изделия.

6 Фундамента́льные взаимоде́йствия — качественно различающиеся типы взаимодействия элементарных частиц и составленных из них тел.

На сегодня достоверно известно существование четырех фундаментальных взаимодействий:

Гравитационного

Электромагнитного

Сильного

Слабого

При этом электромагнитное и слабое взаимодействия являются проявлениями единого электрослабого взаимодействия.Ведутся поиски других типов фундаментальных взаимодействий, как в явлениях микромира, так и в космических масштабах, однако пока существование какого-либо другого типа фундаментального взаимодействия не обнаружено.В физике механическая энергия делится на два вида — потенциальную и кинетическую энергию. Причиной изменения движения тел (изменения кинетической энергии) является сила (потенциальная энергия) (см. второй закон Ньютона). Исследуя окружающий нас мир, мы можем заметить множество самых разнообразных сил: сила тяжести, сила натяжения нити, сила сжатия пружины, сила столкновения тел, сила трения, сила сопротивления воздуха, сила взрыва и т. д. Однако когда была выяснена атомарная структура вещества, стало понятно, что все разнообразие этих сил есть результат взаимодействия атомов друг с другом. Поскольку основной вид межатомного взаимодействия — электромагнитное, то, как оказалось, большинство этих сил — лишь различные проявления электромагнитного взаимодействия. Одно из исключений составляет, например, сила тяжести, причиной которой является гравитационное взаимодействие между телами, обладающими массой.Первой из теорий взаимодействий стала теория электромагнетизма, созданная Максвеллом в 1863 году. Затем в 1915 г. Эйнштейн сформулировал общую теорию относительности, описывающую гравитационное поле. Появилась идея построения единой теории фундаментальных взаимодействий (которых на тот момент было известно только два), подобно тому как Максвеллу удалось создать общее описание электрических и магнитных явлений. Такая единая теория объединила бы гравитацию и электромагнетизм в качестве частных проявлений некоего единого взаимодействия.В течение первой половины XX века ряд физиков предприняли многочисленные попытки создания такой теории, однако ни одной полностью удовлетворительной модели выдвинуто не было. Это, в частности, связано с тем, что общая теория относительности и теория электромагнетизма различны по своей сути. Тяготение описывается искривлением пространства-времени, и в этом смысле гравитационное поле нематериально, в то время как электромагнитное поле является материей.Во второй половине XX столетия задача построения единой теории осложнилась необходимостью внесения в неё слабого и сильного взаимодействий, а также квантования теории.В 1967 годуСаламом и Вайнбергом была создана теория электрослабого взаимодействия, объединившая электромагнетизм и слабые взаимодействия. Позднее в 1973 году была предложена теория сильного взаимодействия (квантовая хромодинамика). На их основе была построена Стандартная Модель элементарных частиц, описывающая электромагнитное, слабые и сильное взаимодействия.Экспериментальная проверка Стандартной Модели заключается в обнаружении предсказанных ею частиц и их свойств. В настоящий момент открыты все элементарные частицы Стандартной Модели, за исключением хиггсовского бозона.Таким образом, в настоящее время фундаментальные взаимодействия описываются двумя общепринятыми теориями: общей теорией относительности и Стандартной Моделью. Их объединения пока достичь не удалось из-за трудностей создания квантовой теории гравитации. Для дальнейшего объединения фундаментальных взаимодействий используются различные подходы: теории струн, петлевая квантовая гравитация, а также М-теория.

4. . Техносфера.Особенности развития техносферы. Обновления в технологии и подъемы в экономике. Техносфера - совокупность элементов среды в пределах географической оболочки Земли, созданных из природных веществ трудом и сознательной волей человека и не имеющих аналогов в девственной природе. Техносфера является совокупностью абиотических, биотических и социально-экономических факторов. Развитие техники на этапы: 1)ручных орудий (техн. приспособления — лишь более совершенные “продолжения” человеческих органов, человек же — главный исполнитель работы),2) машинный (механич. приспособления самостоятельно выполняют ряд функций, регулируемых и контролируемых человеком), 3)автоматический (механич. и электронные устройства способны выполнять не только физич., но и логико-математич. операции и последовательности операций, функции человека сводятся к контролю и управлению).

5. материя, движение, пространство и времяМатерия есть философская категория для обозначения объективной реальности, которая отображается нашими ощущениями, существуя независимо от них. В классическом представлении в естествознании различают два вида материи: вещество и поле. В современном представлении к этим двум следует добавить третий вид материи – физический вакуум.Повседневный опыт показывает, что тела действуют друг на друга, что приводит к всевозможным изменениям и движениям. Ученых интересует не сам факт движения, а его количественная характеристика, которую нужно изменять, только в этом случае возможно точное описание движения. Для количественного описания движения сформировались представления о пространстве и времени.В физике движение рассматривается в самом общем виде как изменение состояния или другой физической системы. И для описания состояния вводится набор измеряемых параметров, к которым со времен Декарта относятся пространственно-временные координаты, или точки пространственно-временного континуума, означающего непрерывное множество. В физике используются и другие параметры состояния систем: импульс, энергия, температура, спин и др.Для измерения времени могут быть использованы как периодические процессы, так и непериодические.Время выражает порядок смены физических состояний и является объективной характеристикой любого физического процесса или явления; оно универсально. Говорить о времени безотносительно к изменениям в каких-либо реальных телах или системах – с физической точки зрения бессмысленно.Ньютон различал абсолютное и относительное время.Во-первых, течение времени зависит от скорости движения системы отсчета. При достаточно большой скорости, близкой к скорости света, время замедляется, т.е. возникает релятивистское замедление времени. Во-вторых, поле тяготения приводит к гравитационному замедлению времени. Можно говорить только о локальном времени в некоторой системе отсчета. Время всегда относительно.Важная особенность времени выражена в постулате времени: одинаковые во всех отношениях явления происходят за одинаковое время.По аналогии с абсолютным временем Ньютон ввел понятие абсолютного пространства, которое может быть совершенно пустым и существует независимо от наличия в нем физических тел, являясь как бы мировой сферой, где разыгрываются физические процессы. Свойства такого пространства определяются Евклидовой геометрией. Для реального мира пространство и время имеет не абсолютный, а относительный характер.Весьма важным для понимания законов природы является принцип инвариантности относительно сдвигов в пространстве и во времени, т.е. параллельных переносов начала координат и начала отсчета времени: смещение во времени и пространстве не влияет на протекание физических процессов.Инвариантность непосредственно связана с симметрией, представляющей собой неизменность структуры материального объекта относительно его преобразований, т.е. изменения ряда физических условий. Из принципа инвариантности следует симметрия пространства и времени, называемая однородностью пространства и времени.Однородность пространства заключается в том, что при параллельном переносе в пространстве замкнутой системы тел как целого ее физические свойства и законы движения не изменяются. Из свойства симметрии пространства следует закон сохранения импульса: импульс замкнутой системы сохраняется, т.е. не изменяется с течением времени. Однородность времени означает инвариантность физических законов относительно выбора начала отсчета времени. Еще одно свойство симметрии пространства – это его изотропность. Изотропность пространства означает инвариантность физических законов относительно выбора направлений осей координат системы отсчета. Из изотропности пространства следует закон сохранения момента импульса: момент импульса замкнутой системы сохраняется, т.е. не изменяется с течением времени.Мировой эфир – это предполагавшаяся ранее универсальная сплошная среда, заполняющая все мировое пространство, в том числе и промежутки между атомами и молекулами в телах. Изучение оптических и электромагнитных явлений показало несостоятельность гипотезы о существовании эфира как универсальной механической среды: современная физика считает, что в пространстве между телами существуют различные физические поля, являющиеся особыми формами материи.

ВАРИАНТ №2 (способ – лекция)

Новая вселенная: темная материя, темная энергия.

Галактики: спиральные, не правильные, эллиптические.

Черная дыра - это область пространства, из которого не может выйти свет.

Черная дыры – это дверь в другие миры. По аналогии есть «белые» дыры.

Современные представление об эволюции звезд и звездных систем.

Звезды бывают: переменные, кратные.

Общая эволюция звезд

1. Звездные ассоциация

2. Переменные звезды

3. Не стационарные звезды

4. Обычные звезды

5. Белый карлик

6. Черный карлик

7. Новые звезды

8. Сверхновые звезды

9. Газовые туманности (остатки вспышек сверхновых звезд)

10. Нейтронные звезды (пульсары)

11. Красные гиганты

12. Черные дыры

13. Белые дыры

14. Квазары

Термодинамический парадокс Основные понятия термодинамики. Первое и второе начало термодинамики.

Термодинамика — раздел физики, изучающий соотношения и превращения теплоты и других форм энергии. В отдельные дисциплины выделились химическая термодинамика, изучающая физико-химические превращения, связанные с выделением или поглощением тепла, а также теплотехника.

Разновидности металлургии

Металлургия подразделяется на чёрную и цветную.

Чёрная металлургия включает добычу и обогащение руд чёрных металлов, производство чугуна, стали и ферросплавов. К чёрной металлургии относят также производство проката чёрных металлов, стальных, чугунных и других изделий из чёрных металлов.

К цветной металлургии относят добычу, обогащение руд цветных металлов, производство цветных металлов и их сплавов. С металлургией тесно связаны коксохимия, производство огнеупорных материалов.

К чёрным металлам относят железо. Все остальные — цветные.

По физическим свойствам и назначению цветные металлы условно делят на тяжёлые (медь, свинец, цинк, олово, никель) и лёгкие (алюминий, титан, магний).

По основному технологическому процессу металлургия подразделяется на пирометаллургию (плавка) и гидрометаллургию (извлечение металлов в химических растворах). Разновидностью пирометаллургии является плазменная металлургия.

Самыми распространенными металлами являются:

Алюминий,Железо,Медь,Цинк,Магний

Список металлургических технологий:

ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ

Добыча и обогащение руд, подготовка рудных и нерудных материалов к плавке:

• Технологии флотации с использованием колонных флотомашин.

• Технологии непрерывного автоматического контроля гранулометрического состава пульп и растворов.

• Технологии подземного выщелачивания карбонатных марганцевых руд.

• Технологии гидродобычи богатых руд.

Руднотермические процессы:

• Технологии вдувания угольной пыли в доменные печи

• Технологии автоматизированных систем экологического мониторинга руднотермических процессов

• Технологии вдувания плазмы в доменные печи и газификация угля с помощью плазмотронов

Сталеплавильное производство и производство сплавов

• Технологии конвертерной плавки.

• Технологии электропечной плавки

• Технологии электрошлакового переплава.

• Технологии вакуумнодугового переплава.

• Технологии вакуумно-индукционной плавки.

• Технологии электроннолучевой плавки.

Обработка металла

• Технологии производства тонкого листа горячей прокаткой.

• Технологии тонкослябой прокатки.

• Технологии производства широкого листа.

Вспомогательное инфраструктурное производство

• Технологии, увеличивающие стойкость

Первичные двигатели:

· ветряное колесо, Принцип действия: использует силу ветра,

· водяное колесо и гиревой механизм.Принцип: их приводит в действие сила гравитации (падающая вода и сила притяжения),

· тепловые двигатели — Принцип:в них химическая энергия топлива или атомная энергия преобразуются в другие виды энергии.(устр-ва,соверщающие полезную работу за счёт внутренней энергии топлива)

Виды тепловых двигателей:

1. внутреннего сгорания

2. внешнего

3. паровая машина

4. паровая турбина

5. реактивный двигатель

Особенности теплового двигателя:

· загрязнение окружающей среды

· низкий КПД

· большие габариты

· автономный

Характеристика двигателя:

· КПД η=Аполезн/Eзатрат*100%

А(полезн)<Е(затр) Обычно КПД=5-40,60%

ηмах =(Тн-Тх)/Тн*100%

· Мощность(скалярная величина) N=A/t

Схема теплового двигателя:

Тн нагреватель

↓

раб. тело →работа

↓

Тх холодильник

вторичные двигателям (ВД) :

1. электродвигатель (электромотор) принцип:преобразующая электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию.

2. пневмодвигатель, Принцип:энергосиловая машина, преобразующая энергию сжатого воздуха в механическую работу.

3. гидродвигатель (гидромотор).Принцип:гидравлическая машина, предназначенная для преобразования гидравлической энергии в механическую.

К гидродвигателям относят гидромоторы, гидроцилиндры гидротурбины и поворотные гидродвигатели.

Естествознание

Естествознание – основа современной наукоемкой технологии. Технологии(понятие, история, классификация). Научно – технические революции. Жизненный цикл технологии.

Технология — комплекс организационных мер, операций и приемов, направленных на изготовление, обслуживание, ремонт, эксплуатацию и/или утилизацию изделия с номинальным качеством и оптимальными затратами, и обусловленных текущим уровнем развития науки, техники и общества в целом.

Технология — в широком смысле — объём знаний, которые можно использовать для производства товаров и услуг из экономических ресурсов. Технология — в узком смысле — способ преобразования вещества, энергии, информации в процессе изготовления продукции, обработки и переработки материалов, сборки готовых изделий, контроля качества, управления. Технология включает в себе методы, приемы, режим работы, последовательность операций и процедур, она тесно связана с применяемыми средствами, оборудованием, инструментами, используемыми материалами.

Касаясь технологии как процесса — одной из первых (но до сих пор значимой!) технологией является процесс добычи первобытным человеком огня посредством трения. Со временем технологии претерпели значительные изменения, и если когда-то технология подразумевала под собой простой навык, то в настоящее время технология — это сложный комплекс знаний, полученных порою с помощью дорогостоящих исследований.

Классификация технологий.

• Машиностроительные технологии

• Информационные технологии

• Телекоммуникационные технологии

• Инновационные технологии

Жизненные цикл технологии.

Жизненный цикл технологии — это совокупность стадий от зарождения технологических нововведений до их рутинизации.

Жизненный цикл технологии состоит из 5 этапов:

• Новейшая технология — любая новая технология, которая имеет высокий потенциал;

• Передовая технология — технология, которая зарекомендовала себя, но еще достаточно новая, имеет небольшое распространение на рынке;

• Современная технология — Признанная технология, является стандартом, повышается спрос на эту технологию;

• Не новая технология — по прежнему полезная технология, но уже существует более новая технология, поэтому спрос начинает падать;

• Устаревшая технология — технология устаревает и заменяется более совершенной, очень малый спрос, или полный отказ от этой технологии в пользу новой.

Научно-техническая революция (НТР) — коренное качественное преобразование производительных сил, начавшееся в середине XX в., качественный скачок в структуре и динамике развития производительных сил, коренная перестройка технических основ материального производства на основе превращения науки в ведущий фактор производства, в результате которого происходит трансформация индустриального общества в постиндустриальное.

Черты НТР

1. Универсальность, всеохватность: задействование всех отраслей и сфер человеческой деятельности

2. Чрезвычайное ускорение научно-технических преобразований: сокращение времени между открытием и внедрением в производство, постоянное устаревание и обновление

3. Повышение требований к уровню квалификации трудовых ресурсов: рост наукоемкости производства

4. Военно-техническая революция: совершенствование видов вооружения и экипировки