· В мегамире – вращение всех материальных объектов (планет, звезд, звездных систем, галактик)
· В макромире – вращение тел
· В микромире – вращение всех частиц
В пространстве существует однородность времени – это инвариантность физической величины материальной системы отсчета относительно выбора начала отсчета. Из однородности времени следует закон сохранения механической энергии.
В системе, в которой между телами действуют только консервативные силы, полная механическая энергия сохраняется, то есть, не зависит от времени. Если совершенная в системе работа не зависит от пути перехода тела из одного состояния в другое, то в системе действуют консервативные силы.
Реальных систем таких не существует. В такой системе происходит только взаимопревращение потенциальной и кинетической энергии, других превращений нет. При этом полная механическая энергия сохраняется.
Если система открытая, то в ней действуют диссипативные силы и полная механическая энергия не сохраняется, часть энергии переходит в излучение, тепло и т.п.
Вне зависимости оттого, действуют ли в системе диссипативные или консервативные силы, в любом случае энергия сохраняется, только переходит из одной формы в другую. Закон сохранения энергии (ЗСЭ) является фундаментальным законом природы.
Э. Нуттер в 20-е гг. XX века установил связь между законами сохранения и свойствами природы и времени. В то же время А.А. Фридман разработал на основании симметрии пространства и времени теорию возникновения Вселенной.
Законы сохранения связаны с математической теорией групп, применяемой в квантовой механике, которая и постулировала дискретность времени и пространства.
Волновая концепция в естествознании.
Волны звука, на воде, механические колебания, колебания струны, колебания в земной коре, электромагнитные волны.
Основные свойства волн:
1. Все волны обладают конечной скоростью. Скорость распространения волн зависит от среды.
· Скорость света в вакууме – 300000 км/с
· Звук при 0°С, Р=1 атм – 330 м/с
2. Все виды волн обладают импульсом.
3. Движение волн подчиняется принципу суперпозиции.
4. Все волны переносят энергию.
Любая колеблющаяся система, независимо от её физической природы, называется осциллятор.
· Существуют колебания с постоянной амплитудой – незатухающие.
· С точки зрения кинематики бывают периодические и непериодические колебания.
· По способу возбуждения бывают собственные и вынужденные.
· По направлению распространения – продольные и поперечные.
Продольные – сжатие и растяжение пружины, забивание гвоздя, распространение звука, кроме распространения в твердых телах. Человеческое ухо воспринимает звуковые колебания от 16 до 20000 Гц.
Поперечные волны – частицы среды колеблются перпендикулярно направлению распространения волны. Например, колебание струны, в твердых телах даже звук распространяется поперечно (все волны в твердых телах поперечны), электромагнитные волны.
В природе встречаются плоские и трехмерные волны. Звуковые волны являются трехмерными, электромагнитные – плоскими.
Когда плоская волна попадает на препятствие, она преломляется – это явление дифракции.
Ф Гримальди (1665) впервые описал дифракцию.
Т. Гук и Х. Гюйгенс, XVII век – придерживались теории эфира.
Одна из работ Гюйгенса – «Трактат о свете».
Принцип Гюйгенса: Каждая точка среды, до которой доходит волна, является в свою очередь центром одной из элементарных вторичных волн, огибающая которых становится волновой поверхностью в следующий момент времени.
Гюйгенс доказал, что дифракция проявляется, если длина (диаметр) препятствия меньше или равен длине волны.
Идеи Гюйгенса были доработаны Френелем, он же дошёл до открытия интерференции. Интерференция – сложение двух или более волн одинакового периода, которые сходятся в одной точке. При наложении амплитуд может давать интерференционные максимумы и минимумы. Главным условием интерференции является когерентность волн (фиксированная разность фаз и одинаковая частота). Для наблюдения интерференции света требуется наличие двух волн от одного источника, но с геометрической разностью хода.
Явление интерференции наблюдается как для продольных, так и для поперечных волн любого типа.
Один из способов наблюдения – дифракционная решетка – решетка с 2000 штрихов на 1 мм. Даёт очень высокую разрешающую способность и используется для спектрографов. В сейсмологии при помощи дифракционной решетки улавливают смещение до 10-6 м. Интерференция применяется в просветленной оптике для уменьшения бликов и потерь энергии. В современных перископах сейчас проходит до 85-90% световых волн, раньше это число не превышало 30%.
Голография – голос (олос) (греч.) – полно, целиком.
Создана Габором в 1947-м году.
Прочие статьи:
Высшие уровни интеграции
Одной из целей изучения таких животных, как пиявки, является исследование того, каким образом простейшие элементарные рефлексы образуют сложные поведенческие реакции. Пиявка оказалась особенно подходящим объектом для изучения путей и отде ...
Экзоэндомикориза
Сочетает в себе признаки и эндо- и экзомикоризы. Возможен переход между эктомикоризой и эндомикоризой. ...
Практические аспекты сегрегационного анализа. Минимальный размер родословных
Для того чтобы сегрегационный анализ полос в отпечатках ДНК сибсов был информативным, необходимо изучить не менее 10 мейозов. Такое количество сибсов далеко не всегда доступно для изучения, и поэтому приходится проводить сегрегационный ан ...