Производство металлических изделий и заготовок
§ Производство массовых металлоизделий (метизов) — проволока, канаты, гвозди, крепеж
Основными элементами развития современного машиностроения является совершенствование средств производства, методов организации производства (к прим. использование технологий серийного и массового изготовления), переход к стандартизации, автоматизации и информационному обеспечению процессов.
Информационные технологии
Информационные технологии (ИТ, англ. information technology, IT) — широкий класс дисциплин и областей деятельности, относящихся к технологиям управления, накопления, обработки и передачи информации.
Информационная технология — процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, накопления, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления (информационного продукта). Этот процесс состоит из четко регламентированной последовательности выполнения операций, действий, этапов разной степени сложности над данными, хранящимися на компьютерах. Основная цель информационной технологии — в результате целенаправленных действий по переработке первичной информации получить необходимую для пользователя информацию.
В основном под информационными технологиями подразумевают компьютерные технологии. В частности, ИТ имеют дело с использованием компьютеров и программного обеспечения для хранения, преобразования, защиты, обработки, передачи и получения информации. По этой причине, специалистов по компьютерам часто называют ИТ-специалистами.
Телекоммуникационные технологии
Ethernet ([ˈiːθərˌnɛt] от англ. ether [ˈiːθər] «эфир») — пакетная технология передачи данных преимущественно локальных компьютерных сетей.
Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3. Ethernet стал самой распространённой технологией ЛВС в середине 90-х годов прошлого века, вытеснив такие устаревшие технологии, как Arcnet, FDDI и Token ring.
Инновационные технологии
Инновационные технологии — наборы методов и средств, поддерживающих этапы реализации нововведения. Различают виды инновационных технологий:
§ внедрение;
§ тренинг (подготовка кадров и инкубация малых предприятий);
§ консалтинг;
§ трансферт;
§ инжиниринг.
Нау́чно-техни́ческая 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.
В основе многих выдвинутых ныне теорий и концепций, объясняющих глубинные изменения в экономической и социальной структурах передовых стран мира, лежит признание нарастания значения информации в жизни общества. В связи с этим говорят также об информационной революции.
А.И. Ракитов выделяет пять информационных революций в истории человечества:
§ появление и внедрение в деятельность и сознание человека языка.
§ изобретение письменности
§ изобретение книгопечатания.
§ изобретение телеграфа и телефона
§ изобретение компьютеров и появление Интернета.
Э. Тоффлер выделяет три "волны" в развитии общества:
§ аграрная при переходе к земледелию,
§ индустриальная во время промышленной революции
§ информационная при переходе к обществу, основанному на знании (постиндустриальному).
Признанный классик теории постиндустриализма Д. Белл выделяет три технологических революции:
§ изобретние паровой машины в XVIII веке
§ научно-технологические достижения в области электричества и химии в XIX веке
§ создание компьютеров в XX веке
Белл утверждал, что, подобно тому, как в результате промышленной революции появилось конвейерное производство, повысившее производительность труда и подготовившее общество массового потребления, так и теперь должно возникнуть поточное производство информации, обеспечивающее соответствующее социальное развитие по всем направлениям.
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
Составные части НТР
1. Наука: увеличение наукоемкости, повышение числа научных сотрудников и затрат на научные исследования
2. Техника/Технология: повышение эффективности производства. Функции: трудосберегающая, ресурсосберегающая, природоохранная
3. Производство:
1. электронизация
2. комплексная автоматизация
3. перестройка энергетического хозяйства
4. производство новых материалов
5. ускоренное развитие биотехнологии
6. космизация
4. Управление: информатизация и кибернетический подход
Современная эпоха НТР наступила в 40-50-е годы. Именно тогда зародились и получили развитие её главные направления: автоматизация производства, контроль и управление им на базеэлектроники; создание и применение новых конструкционных материалов и др. С появлением ракетно-космической техники началось освоение людьми околоземного космического пространства.
Для прогресса современной науки и техники характерно комплексное сочетание их, революционных и эволюционных изменений. Примечательно, что за два — три десятилетия многие начальные направления НТР из радикальных, постепенно превратились в обычные эволюционные формы совершенствования факторов производства и выпускаемых изделий. Новые крупные научные открытия и, изобретения 70-80-х годов породили второй, современный, этап НТР. Для него типичны несколько лидирующих направлений: электронизация, комплексная автоматизация, новые виды энергетики, технология изготовления новых материалов, биотехнология. Их развитие предопределяет облик производства в конце ХХ — начале XXI вв.
Жизненный 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
3.Инновации. Виды инноваций. Инновационные технологии. Жизненный цикл нововведений.
Инновация (англ. innovation) — 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. Примером инновации является выведение на рынок продукции (товаров и услуг) с новыми потребительскими свойствами или качественным повышением эффективности производственных систем. Термин «инновация» происходит от латинского «novatio», что означает «обновление» (или «изменение») и приставке «in», которая переводится с латинского как «в направление», если переводить дословно «Innovatio» — «в направлении изменений». Само понятие innovation впервые появилось в научных исследованиях XIX в. Новую жизнь понятие «инновация» получило в начале XX в. в научных работах австрийского экономиста Й. Шумпетера в результате анализа «инновационных комбинаций», изменений в развитии экономических систем.
Инновация — это не всякое новшество или нововведение, а только такое, которое серьезно повышает эффективность действующей системы.
Более общее это понятие может применяться также и к творческой идее, которая была осуществлена.
Виды инноваций
§ 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 - 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.
4. Техносфера. Особенности развития технологий. Обновление технологий 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.
Техносфера - регион биосферы в прошлом, преобразованный людьми с помощью прямого или косвенного воздействия технических средств в целях наилучшего соответствия своим материальным и социально-экономическим потребностям Техносфера, созданная человеком с помощью технических средств, представляет собой территории, занятые городами, поселками, сельскими населенными пунктами, промышленными зонами и предприятиями. К техносферным относятся условия пребывания людей на объектах экономики, на транспорте, в быту, на территориях городов и поселков. Техносфера не саморазвивающаяся среда, она рукотворна и после создания может только деградировать.
Если обратиться к самому определению термина технология, к его изначальному значению (техно — мастерство, искусство; логос — наука), то мы придём к выводу, что цель технологии заключается в том, чтобы разложить на составляющие элементы процесс достижения какого-либо результата. Технология применима повсюду, где имеется достижение, стремление к результату, но осознанное использование технологического подхода было подлинной революцией. До появления технологии господствовало искусство — человек делал что-то, но это что-то получалось только у него, это как дар — дано или не дано. С помощью же технологии все то, что доступно только избранным, одаренным (искусство), становится доступно всем. Например, изготовление каменного топора можно представить как акт искусства, а можно — как технологию. В первом случае мы имеем (возможно) бесподобный топор, но со смертью носителя искусства делания топоров, означенных инструментов больше не будет. Во втором случае мастерство сохранится навсегда, но качество продукта (возможно) будет не таким высоким.
Момент перехода от искусства к технологии фактически создал современную человеческую цивилизацию, сделал возможным её дальнейшее развитие и совершенствование.
По большому счету, технология присутствует во всем живом, поскольку всё живое, так или иначе, производит переработку продуктов питания в продукты жизнедеятельности (отходы).
Однако началом технологии человека стоит считать первый опыт улучшения свойств первых инструментов, будь то палка-копалка или кремневый нож.
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 ноу-хау, полученных порою с помощью дорогостоящих исследований.
….. Продолжительность промышленного цикла составляет 8—12 лет. Именно закономерности развития ситуации в экономике в рамках промышленного цикла мы и описывали в предыдущем вопросе. Промышленный цикл связан с обновлением основного капитала и, соответственно, с инвестициями. Обновление основного капитала и инвестиции дают толчок для развития данного цикла. Считается, что промышленный цикл связан с дисбалансом спроса и предложения, но уже не на рынке потребительских благ, а на рынке средств производства. Ликвидация этого дисбаланса требует создания и внедрения новой техники, что обычно происходит с периодичностью в 8—12 лет.
5. Представления о материи, движении, пространстве и времени. Понятие о структурных уровнях организации материи. Мегамир, макромир и микромир.
Материя – это бесконечное множество всех существующих в мире объектов и систем, субстрат любых свойств, связей, отношений и форм движения. Материя включает в себя не только все непосредственно наблюдаемые объекты и тела природы, но и все те, которые в принципе могут быть познаны в будущем на основе совершенствования средств наблюдения и эксперимента.
В основе представлений о строении материального мира лежит системный подход, согласно которому любой объект материального мира, будь то атом, планета, организм или галактика, может быть рассмотрен как сложное образование, включающее в себя составные части, организованные в целостность. Для обозначения целостности объектов в науке было выработано понятие системы.
Материя как объективная реальность включает в себя не только вещество в четырех его агрегатных состояниях (твердом, жидком, газообразном, плазменном), но и физические поля (электромагнитное, гравитационное, ядерное и т. д.), а также их свойства, отношения, продукты взаимодействия. Входит в нее и антивещество (совокупность античастиц: позитрон, или антиэлектрон, антипротон, антинейтрон), недавно открытое наукой. Антивещество ни в коем случае не антиматерия. Антиматерии вообще быть не может. Дальше «не» (не-материи) отрицание здесь не идет.
Движение и материя органически и нерасторжимо связаны друг с другом: нет движения без материи, как нет и материи без движения. Иначе говоря, нет в мире неизменных вещей, свойств и отношений. «Все течет», все изменяется. Одни формы или виды сменяются другими, переходят в другие – движение постоянно. Покой – диалектически исчезающий момент в беспрерывном процессе изменения, становления. Абсолютный покой равнозначен смерти, а вернее – несуществованию. Можно понять в данной связи А. Бергсона, рассматривавшего всю реальность как неделимую движущуюся непрерывность. Или А.Н.Уайтхеда, для которого «реальность есть процесс». И движение, и покой с определенностью фиксируются лишь по отношению к какой-то системе отсчета. Так, стол, за которым пишутся эти строки, покоен относительно данной комнаты, она, в свою очередь, - относительно данного дома, а сам дом – относительно Земли. Но вместе с Землей стол, комната и дом движутся вокруг земной оси и вокруг Солнца.
Движущаяся материя существует в двух основных формах – в пространстве и во времени. Понятие пространства служит для выражения свойства протяженности и порядка сосуществования материальных систем и их состояний. Оно объективно, универсально (всеобщая форма) и необходимо. В понятии времени фиксируется длительность и последовательность смены состояний материальных систем. Время объективно, неотвратимо и необратимо. Следует различать философские и естественнонаучные представления о пространстве и времени. Собственно философский подход представлен здесь четырьмя концепциями пространства и времени: субстанциальной и реляционной, статической и динамической.
Основоположником взгляда на материю, как состоящую из дискретных частиц был Демокрит. Мир доступной человеку объективной реальности постоянно расширяется. Концептуальные формы выражения идеи структурных уровней материи многообразны.
Современная наука выделяет в мире три структурных уровня: Микро, Макро, Мега миры.
Микромир – это молекулы, атомы, элементарные частицы — мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов, пространственная разномерность которых исчисляется от 10-8 до 10-16 см, а время жизни — от бесконечности до 10-24 с.
Макромир — мир устойчивых форм и соразмерных человеку величин, а также кристаллические комплексы молекул, организмы, сообщества организмов; мир макрообъектов, размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта: пространственные величины выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах, а время — в секундах, минутах, часах, годах.
Мегамир — это планеты, звездные комплексы, галактики, метагалактики – мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется световыми годами, а время существования космических объектов — миллионами и миллиардами лет.
И хотя на этих уровнях действуют свои специфические закономерности, микро-, макро - и мегамиры теснейшим образом взаимосвязаны.
6.Фундаментальные взаимодействия.
Взаимодействие – это основная причина, определяющая движение в природе, поэтому взаимодействие, как и движение, носит универсальный характер. Причинами взаимодействия учёные считают существование в природе массы и различных зарядов.
Квантовая теорию дополнила концепцию близкодействия тем, что она показала, что при любом взаимодействии происходит обмен особыми частицами (переносчиками взаимодействия, или квантами соответствующего поля).
Основные характеристики взаимодействия – это энергия и импульс.
Существует четыре основных взаимодействия: Гравитационное,, Электромагнитное, Слабое, Сильное
Характеристики фундаментальных взаимодействий.
| Вид взаимодействия | Относительная энергия взаимодействия | Радиус действия | Переносчики взаимодействия |
| 1. Сильное | 10-15 м | Глюоны | |
| 2. Электромагнитное | 10-2 | ∞ | Фотоны |
| 3. Слабое | 10-5 | 10-18 м | Вионы |
| 4. Гравитационное | 10-39 | ∞ | Гравитоны |
К настоящему времени известны четыре вида основных фундаментальных взаимодействий: гравитационное; электромагнитное; сильное; слабое.
Между двумя точечными телами действует сила притяжения, прямо пропорциональная произведению их масс и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними. Предполагается, что гравитационное взаимодействие обуславливается некими элементарными частицами – гравитонами, существование которых к настоящему времени экспериментально не подтверждено.
Электромагнитное взаимодействие связано с электрическими и магнитными полями. Электрическое поле возникает при наличии электрических зарядов, а магнитное поле – при их движении. В природе существуют как положительные, так и отрицательные заряды, что и определяет характер электромагнитного взаимодействия (притяжение или отталкивание).
Сильное взаимодействие обеспечивает связь нуклонов в ядре и определяет ядерные силы. Предполагается, что ядерные силы возникают при обмене между нуклонами виртуальными частицами – мезонами.
Слабое взаимодействие описывает некоторые виды ядерных процессов. Оно короткодействующее и характеризует все виды бета-превращений.
Обычно для количественного анализа перечисленных взаимодействий используют две характеристики: безразмерную константу взаимодействия, определяющую величину взаимодействия, и радиус действия.
| Виды взаимодействия | Константа взаимодействия | Радиус действия |
| Гравитационное | 6*10-39 | Бесконечность |
| Электромагнитное | 1/137 | Бесконечность |
| Сильное | (0,1-1)*10-13 (см) | |
| Слабое | 10-14 | <<0,1*10-13(см) |
7. Механика как основа многих технологий. Основные законы и понятия механики.
Механика – наука о механическом движении материальных тел и происходящих при этом взаимодействиях между телами. Под механическим движением понимают изменение с течением времени взаимного положения тел или их частиц в пространстве.
Рассматриваемые в М. взаимодействия представляют собой те действия тел друг на друга, результатом которых являются изменения механического движения этих тел. Их примерами могут быть притяжения тел по закону всемирного тяготения, взаимные давления соприкасающихся тел, воздействия частиц жидкости или газа друг на друга и на движущиеся в них тела и др. Обычно под М. понимают т. н. классическую М., в основе которой лежат Ньютона законы механики и предметом которой является изучение движения любых материальных тел (кроме элементарных частиц), совершаемого со скоростями, малыми по сравнению со скоростью света. Движение тел со скоростями порядка скорости света рассматривается в относительности теории, а внутриатомные явления и движение элементарных частиц изучаются в квантовой механике.
При изучении движения материальных тел в М. вводят ряд абстрактных понятий, отражающих те или иные свойства реальных тел; таковы: 1) Материальная точка — объект пренебрежимо малых размеров, имеющий массу; это понятие применимо, если в изучаемом движении можно пренебречь размерами тела по сравнению с расстояниями, проходимыми его точками. 2) Абсолютно твёрдое тело — тело, расстояние между двумя любыми точками которого всегда остаётся неизменным; это понятие применимо, когда можно пренебречь деформацией тела. 3) Сплошная изменяемая среда; это понятие применимо, когда при изучении движения изменяемой среды (деформируемого тела, жидкости, газа) можно пренебречь молекулярной структурой среды.
М. разделяют на: М. материальной точки, М. системы материальных точек, М. абсолютно твёрдого тела и М. сплошной среды. В каждом из этих разделов в соответствии с характером решаемых задач выделяют: статику — учение о равновесии тел под действием сил, кинематику — учение о геометрических свойствах движения тел и динамику — учение о движении тел под действием сил. В динамике рассматриваются 2 основные задачи: нахождение сил, под действием которых может происходить данное движение тела, и определение движения тела, когда известны действующие на него силы.
Механика тесно связана со многими др. разделами физики. Ряд понятий и методов Механика при соответствующих обобщениях находит приложение в оптике, статистической физике, квантовой Механика, электродинамике, теории относительности и др. (см., например, Действие, Лагранжа функция, Лагранжа уравнения механики, Механики уравнения канонические, Наименьшего действия принцип). Кроме того, при решении ряда задач газовой динамики, теории взрыва, теплообмена в движущихся жидкостях и газах, аэродинамики разреженных газов, магнитной гидродинамики и др. одновременно используются методы и уравнения как теоретической Механика, так и соответственно термодинамики, молекулярной физики, теории электричества и др. Важное значение Механика имеет для многих разделов астрономии, особенно для небесной механики.
Часть Механика, непосредственно связанную с техникой, составляют многочисленные общетехнические и специальные дисциплины, такие, как гидравлика, сопротивление материалов, кинематика механизмов, динамика машин и механизмов, теория гироскопических устройств, внешняя баллистика, динамика ракет, теория движения различных наземных, морских и воздушных транспортных средств, теория регулирования и управления движением различных объектов, строительная Механика, ряд разделов технологии и многое др. Все эти дисциплины пользуются уравнениями и методами теоретической Механика Т. о., Механика является одной из научных основ многих областей современной техники.
Основные понятия и методы механики. Основными кинематическими мерами движения в М. являются: для точки — её скорость и ускорение, а для твёрдого тела — скорость и ускорение поступательного движения и угловая скорость и угловое ускорение вращательного движения тела. Основной мерой механического взаимодействия материальных тел в М. является сила. Одновременно в М. широко пользуются понятием момента силы относительно точки и относительно оси.
Помимо действующих сил, движение тела зависит от степени его инертности, т. е. от того, насколько быстро оно изменяет своё движение под действием приложенных сил. Для материальной точки мерой инертности является величина, называемая массой точки. Инертность материального тела зависит не только от его общей массы, но и от распределения масс в теле, которое характеризуется положением центра масс и величинами, называемыми осевыми и центробежными моментами инерции; совокупность этих величин определяет т. н. тензор инерции. Инертность жидкости или газа характеризуется их плотностью.
В основе М. лежат законы Ньютона.
Первый закон Ньютона
Существуют такие системы отсчета, относительно которых тела сохраняют свою скорость постоянной, если на них не действуют другие тела и поля (или их действие взаимно скомпенсировано).
Второй закон Ньютона
В инерциальной системе отсчета ускорение, которое получает материальная точка, прямо пропорционально приложенной к ней силе и обратно пропорционально её массе.
F=m*a
Третий закон Ньютона
Тела действуют друг на друга с силами, имеющими одинаковую природу, направленными вдоль одной и той же прямой, равными по модулю и противоположными по направлению:
F2->1 = -F1->2
Важное значение для решения задач М. имеют понятия о динамических мерах движения, которыми являются количество движения, момент количества движения (или кинетический момент) и кинетическая энергия, и о мерах действия силы, каковыми служат импульс силы и работа. Соотношение между мерами движения и мерами действия силы дают теоремы об изменении количества движения, момента количества движения и кинетической энергии, называемые общими теоремами динамики. Эти теоремы и вытекающие из них законы сохранения количества движения, момента количества движения и механической энергии выражают свойства движения любой системы материальных точек и сплошной среды.
Эффективные методы изучения равновесия и движения несвободной системы материальных точек, т. е. системы, на движение которой налагаются заданные наперёд ограничения, называемые связями механическими, дают вариационные принципы механики, в частности возможных перемещений принцип, наименьшего действия принцип и др., а также Д'Аламбера принцип. При решении задач М. широко используются вытекающие из её законов или принципов дифференциальные уравнения движения материальной точки, твёрдого тела и системы материальных точек, в частности уравнения Лагранжа, канонические уравнения, уравнение Гамильтона — Якоби и др., а в М. сплошной среды — соответствующие уравнения равновесия или движения этой среды, уравнение неразрывности (сплошности) среды и уравнение энергии.
8. Законы сохранения количества движения (импульса), энергии и момента количества движения,их примение в технике и технологиях. Принцип реактивного движения.
Симметрия - в широком смысле — инвариантность (неизменность) стр-ры, свойств, формы материального объекта относительно его преобразований (т. е. изменений ряда физических условий). Симметрия лежит в основе законов сохранения. Весьма важным для понимания законов природы является принцип инвариантности относительно сдвигов в пр-ве и во времени, т. е. параллельных переносов начала координат и начала отсчета времени. Он формулируется так: смещение во времени и в пр-ве не влияет на протекание физических процессов.
Однородность пр-ва заключается в том, что при параллельном переносе в пр-ве замкнутой сис-мы тел как целого, её физические свойства и законы движения не изменяются, иными словами, не зависят от выбора положения начала координат инерциальной сис-мы отсчета.
Из свойства симметрии пр-ва — его однородности следует закон сохранения импульса, импульс замкнутой сис-мы сохраняется, т. е. не изменяется с течением времени. Закон сохранения импульса справедлив не только в классической физ, хотя он и получен как следствие законов Ньютона. Эксперименты доказывают, что он выполняется и для замкнутых систем микрочастиц, подчиняющихся законам квантовой механики. Импульс сохраняется для незамкнутой сис-мы, если геометрическая сумма всех внешних сила равна нулю. Закон сохранения импульса носит универсальный характер и является фундаментальным законом природы.
Однородность времени означает инвариантность физических законов относительно выбора начала отсчета времени. Из однородности времени следует закон сохранения механической энергии: в системе тел, между которыми действуют только консервативные силы, полная механическая энергия сохраняется, т. е. не изменяется со временем. Консервативные силы действуют только в потенциальных полях, характеризующихся тем, что работа, совершаемая действующими силами при перемещении тела из одного положения в другое, не зависит от того, по какой траектории это перемещение произошло, а зависит только от начального и конечного положений. Если же работа, совершаемая силой, зависит от траектории перемещения тела из одной точки в другую, то такая сила называется диссипативной; например сила трения. Механические сис-мы, на тела кот действуют только консервативные силы (внутренние и внешние), называются консервативными сис-мами. Закон сохранения механической энергии можно сформулировать еще и так: в консервативных сис-мах полная механическая энергия сохраняется. В диссипативных сис-мах механическая энергия постепенно уменьшается из-за преобразования ее в другие (немеханические) формы энергии. Этот процесс называется диссипацией, или рассеянием энергии. Строго говоря, все реальные сис-мы в природе диссипативные. Закон сохранения и превращения энергии — фундаментальный закон природы; он справедлив как для систем макроскопических тел, так и для микросистем.
В системе, в кот действуют консервативные и диссипативные силы, например силы трения, полная механическая энергия сис-мы не сохраняется. Следовательно, для такой сис-мы закон сохранения механической энергии не выполняется. Однако при убывании механической энергии всегда возникает эквивалентное количество энергии другого вида. Таким образом, энергия никогда не исчезает и не появляется вновь, она лишь превращается из одного вида в другой. В этом заключается физическая сущность закона сохранения и превращения энергии — сущность неуничтожения материи и ее движения, поскольку энергия, по определению, — универсальная мера различных форм движения и взаимодействия.
M=m0/sqrt(1-(v^2/c^2))
Обратимся еще к одному свойству симметрии пр-ва — его изотропности. Изотропность пр-ва означает инвариантность физических законов относительно выбора направлений осей координат сис-мы отсчета (относительно поворота замкнутой сис-мы в пр-ве на любой угол). Из изотропности пр-ва следует фундаментальный закон природы — закон сохранения момента импульса: момент импульса замкнутой сис-мы сохраняется, т. е. не изменяется с течением времени.
Физика в технике и технологиях
Микро- и наномеханика, Микроэлектроника, Устройства хранения информации, Применения сверхпроводников, Применения фуллеренов и нанотрубок.
ПРИНЦИП РЕАКТИВНОГО ДВИЖЕНИЯ. принцип реактивного движения был осознан Циолковским в самом начале его самостоятельной научной деятельности.
Принцип реактивного движения ныне широко применяется для полетов. Мысль о возможности такого применения реактивного движения была впервые высказана в 1881 г. казненным царским правительством известным революционером Кибальчичем.
Принцип реактивного движения позволил создать самолеты, движущиеся со скоростью в несколько тысяч километров в час, летающие снаряды, поднимающиеся на высоту в сотни километров над Землей, искусственные спутники Земли и космические ракеты, совершающие межпланетные путешествия.
Если внутри прочного замкнутого сосуда с отверстием ( например, ракеты) сгорает топливо, то образовавшиеся сжатые газы с большой скоростью вырываются через отверстие наружу, а корпус ( оболочка) ракеты движется в противоположную сторону
Закон сохранения импульса замкнутой системы позволяет легко объяснить принцип реактивного движения. При сгорании топлива повышается температура и создается высокое давление, благодаря чему продукты сгорания с большой скоростью вырываются из сопла двигателя ракеты. В отсутствие внешних полей полный импульс ракеты и вылетающих из сопла газов остается неизменным. Поэтому при истечении газов ракета приобретает скорость в противоположном направлении.
Ракетами называют такие летательные аппараты, которые используют принцип реактивного движения и несут с собой на борту горючее и окислитель. В качестве горючего употребляют различные вещества: нефтяные фракции, спирты, аммиак, гидразин, ксилидин, жидкий водород и др. Окислителями служат жидкий кислород, пероксид водорода, азотная кислота и оксиды азота, тетранитрометан, фтор и его соединения и др. Присутствие в ракете и горючего и окислителя позволяет осуществлять полет как у поверхности земли, так и на больших высотах в разреженном воздухе, в безвоздушном пространстве и даже под водой. Принцип реактивного движения используют не только в межпланетных и космических кораблях, в межконтинентальных ракетах, но и в обычных самолетах современной авиации. При этом на борту самолета размещают одно горючее, а окислителем служит кислород воздуха. Такие двигатели, рассчитанные на применение кислорода воздуха, получили название воздушно-реактивных; они не могут работать в безвоздушном пространстве. Подавляющее большинство современных самолетов оборудованы воздушно-реактивными двигателями
9. Применение фазовых переходов в технике и технологиях.
Фа́зовый перехо́д (фазовое превращение) в термодинамике — переход вещества из одной термодинамической фазы в другую при изменении внешних условий. С точки зрения движения системы по фазовой диаграмме при изменении её интенсивных параметров (температуры, д