Исследовательская работа по теме: «Работы М. В. Ломоносова в области физики» icon

Исследовательская работа по теме: «Работы М. В. Ломоносова в области физики»



НазваниеИсследовательская работа по теме: «Работы М. В. Ломоносова в области физики»
Перекрестова Г.В
Дата конвертации28.02.2013
Размер151.19 Kb.
ТипИсследовательская работа

Исследовательская работа по теме: «Работы М.В. Ломоносова

в области физики»

Автор работы: Чубенко Ксения, 9а класс, МОУ СОШ №32, г.Таганрог

Руководитель: Перекрестова Г.В., учитель физики высшей квалификационной категории


Содержание работы

Введение




  1. Закон сохранения энергии




  1. Теория теплоты




  1. Теория газов




  1. Оптические и электрические явления




  1. Геофизика и астрономия




Заключение










Введение

История человечества знает много разносторонне одаренных людей. И среди них на одно из первых мест надо поставить великого русского ученого Михаила Васильевича Ломоносова. Оптика и теплота, электричество и тяготение, астрономия и геофизика — вот те области, в которых Ломоносов оставил свой след. Задача исследования Ломоносова в области физики сводилась к объяснению физических явлений на основе представлений об атомистическом строении материи.

Цель данной работы состоит в том, что бы изучить научные труды Ломоносова и их значимость в современной науке.

Задачи данной работы:

  1. раскрыть разносторонние интересы великого русского ученого;

  2. проанализировать научные предвидения Ломоносова М.В. в области естественных наук;

  3. доказать экспериментально закон сохранения энергии.

Закон сохранения энергии, сформулированный Ломоносовым М.В., имеет для развития науки такое же огромное значение, как теория относительности А. Эйнштейна. Этот закон можно проверить, решая задачи. Идеальное подтверждение этого закона может быть только в системе, где отсутствуют силы трения.

Экспериментальные исследования Ломоносова имеют практическое значение для исследования связей между физическими явлениями различной природы.

Тщательное изучение работ Ломоносова в области физики, проведенное нами, открыло нам совершенно новое понимание роли Ломоносова в мировой науке.
Новые идеи у Ломоносова не были случайными догадками. Они являлись результатом его стройного научного материалистического мировоззрения.

  1. ^ Закон сохранения энергии.

Научные исследования Ломоносова по физике основывались на представлениях об атомно-молекулярном строении вещества. Ломоносов задумал написать большую “корпускулярную философию” — трактат, объединяющий в одно стройное целое всю физику на основе атомно-молекулярных представлений. На путях к достижению этой цели Ломоносов совершил целый ряд мировых открытий, и прежде всего, открыл Закон сохранения энергии, имевший для развития науки такое же огромное значение, как теория относительности. “...Все перемены, в натуре случающиеся, такого суть состояния, что, сколько чего у одного тела отнимется, столько присовокупится к другому... Сей всеобщий естественный закон простирается и в самые правила движения: ибо тело, движущее своей силою другое, столько же оныя у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получает”.

Справедливость закона сохранения энергии для падающего тела может быть представлена при решении следующей задачи. Тело обычно одновременно обладает и кинетической, и потенциальной энергией.



Попробуем разобраться, что происходит с полной энергией, когда тело меняет своё положение при каких-либо взаимодействиях.

Если с высоты h отпустить тело, то оно начинает падать к земле, и по мере приближения EР = mgh уменьшается, а EK = увеличивается.

Если тело бросить вертикально вверх, то при подъёме убывает кинетическая энергия , а возрастает потенциальная EP = mgh.

Полная механическая энергия в замкнутой механической системе остается постоянной.

Это – формулировка закона механической энергии, предложенного Ломоносовым. Закон справедлив, если в системе нет сил трения и сопротивления.

Покажем справедливость закона сохранения энергии для падающего тела. Пусть тело массой 400 г начинает свободно падать с высоты 2 м. Сравним полную механическую энергию тела в наибольшей (1) и наименьшей (2) точках.

В точке 1 полная энергия тела равна:

E1 = mgh; E1 = 0,4 * 10 * 2 = 8 Дж

В точке 2 энергия тела равна:

E2 = ;

Покажем, что E1 = E2

Двигаясь равномерно из состояния покоя, тело в момент удара об опору приобретает скорость v, такую, что: v = gt, но h = , откуда t=.

Следовательно, v = .

Подставим значение скорости в формулу кинетической энергии:

E2=.

Т. е. E1 = E2.

Важно отметить, что в любой реальной механической системе есть трение, и поэтому полная механическая энергия в таких системах не сохраняется.


  1. ^ Теория теплоты.

В области физики Ломоносов решительно боролся с распространенными в XVIII в. представлениями об электрических и тепловых «жидкостях», отстаивая молекулярно-кинетическую теорию материи. Ломоносов опроверг существующее в западной науке того времени учение об “огненной материи”.

Первые работы Ломоносова по физике и химии посвящены вопросам строения вещества, в них содержалось и его первоначальное представление об атомах и их свойствах. В работах «Элементы математической химии», «Опыт теории о нечувствительных частицах тел и вообще о причинах частичных качеств» Ломоносов излагал самые общие представления о строении материи и о «принципах мироздания» — нечувствительных физических частицах, из которых, по его мнению, построено все окружающее. В дальнейшем на основе этих самых общих представлений Ломоносов надеялся объяснить физические и химические явления. При этом само представление об атомах должно было совершенствоваться, уточняться и конкретизироваться. Одними из первых исследований в этом направлении были исследования, посвященные теории теплоты и газов (1744—1750). Теория теплоты изложена Ломоносовым в работе «Размышление о причинах теплоты и холода», где он выступает с критикой теории теплорода, получившей уже широкое распространение. При этом он развивает идеи своих предшественников о кинетической теории теплоты. Согласно Ломоносову, теплота есть вращательное движение «нечувствительных частиц», составляющих тела. На вращательном движении Ломоносов остановился потому, что не признавал сил притяжения, действующих между частицами; он полагал, что в твердом теле частицы должны касаться друг друга, а так как при нагревании твердые тела сохраняют свой внешний вид, то тепловые движения частиц могут быть только вращательными. Отсюда, по его мнению, также следует, что частицы тел должны иметь форму шероховатых шариков. Конечно, Ломоносов неправ в этом конкретном вопросе. Следует, однако, отметить, что идея о том, что тепловое движение является вращательным движением частиц тела, встречается в первых работах по кинетической теории теплоты середины XIXв.

Теория теплоты Ломоносова содержит ряд важных вопросов. Ломоносов обосновывал необходимость существования абсолютного нуля температур с точки зрения понятий кинетической теории теплоты. Он правильно разграничивал понятия температуры и количества теплоты и давал им молекулярно-кинетическое толкование. Михаил Васильевич полагал, что температура тела — «степень теплоты» — определяется скоростью движения частиц, тогда как количество теплоты зависит от общего «количества движения» этих частиц.


  1. ^ Теории газов.

Кинетическая теория газов изложена Ломоносовым в основной работе «Опыт теории упругости воздуха» (1748). В этом сочинении Ломоносов разработал кинетическую модель идеального газа. Она в ряде основных черт совпадает с моделью, которая была затем принята в физике. Главное отличие модели Ломоносова, от принятой впоследствии, заключалось в механизме взаимодействия. Ломоносов не считал молекулы воздуха упругими шариками, как это было принято в кинетической теории газов в XIX в. Представления о молекулярном строении газов, которые развивал Ломоносов, не являлись совсем новыми. Однако следует отметить, что никто из предшественников Ломоносова не разработал так обстоятельно молекулярную модель газа и не связал ее с кинетической теорией теплоты, как он. Исследования Ломоносова по теории теплоты и газов были напечатаны в академических записках «Novi Commentarii» в 1750 г.


  1. ^ Оптические и электрические явления

Многие работы Ломоносова посвящены исследованию оптических и электрических явлений. Проводя эти исследования, Ломоносов помимо получения конкретных научных результатов стремился к дальнейшему выполнению своего общего плана — построению системы физических наук на основе выдвинутых им принципов. Из работ Ломоносова по оптике и электричеству известны: «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих» (1753), «Слово о происхождении света, новую теорию о цветах представляющее» (1756) и «Теория электричества, изложенная математически» (1756). Первые две работы были в свое время опубликованы, последняя же осталась незаконченной и не была напечатана. Ломоносовым написаны также работы, содержащие описание сконструированных им оптических и электрических приборов. Об исследованиях Ломоносова по оптике и электричеству можно судить и по его многочисленным заметкам и записям. Для объяснения сущности оптических и электрических явлений, как и для объяснения сущности тепловых явлений, Ломоносов не привлекал невесомые материи. Кроме обычной материи, из которой состоят все весомые тела, он принимал еще только эфир, движением частиц которого он пытался объяснить свойства света и электричества. Ломоносов был противником корпускулярной теории света и защищал волновую теорию. Он приводил ряд соображений, свидетельствующих в пользу волновой теории. Ломоносов, например, указывает, что с точки зрения корпускулярной теории света непонятно, как могут световые лучи одновременно пронизывать какое-либо прозрачное тело в разных направлениях, не мешая друг другу. Вокруг алмаза, пишет Ломоносов, можно поставить тысячи свечей, так что тысячи пучков света будут пересекать друг друга и при этом ни один луч не будет мешать другому. По мнению Ломоносова, этот факт противоречит корпускулярной теории света, в волновой же теории он объясняется сам собой, так как волны проходят в, разных направлениях через одну и ту же точку пространства, не мешая друг другу. Ломоносов высказывает интересные соображения:

«Тоже наглядно показывают волны вод: а именно, если при спокойном воздухе бросить в разные места водной поверхности камни, то каждый в отдельности вызывает собственные волны, которые направляются прямо от точки падения во все стороны и, встречаясь друг с другом, не останавливаются и не возмущаются, но продолжаются до тех пор, пока приложенная сила не притупится по другим причинам».

Если бы Ломоносов остановился на данном вопросе подробнее и рассмотрел случай встречи волн, приходящих в одну точку в различных фазах, то весьма возможно, что он пришел бы к принципу интерференции волн, который был открыт английским физиком Юнгом позднее, на рубеже XVIII — XIX вв.

Ломоносов сформулировал и другое интересное возражение против корпускулярной теории света. Возьмите песчинку, говорит он, и положите ее на солнце. В эту песчинку, по теории Ньютона, потекут световые частицы. Как бы долго ни продержать на солнце эту песчинку, но если затем ее унести в темное помещение, она нисколько не будет светиться. Спрашивается: куда же деваются все световые частицы, которые попали в песчинку? Ведь они не отражались от нее, так как черные тела поглощают все световые лучи, падающие на них.

Это возражение против корпускулярной теории света являлось весьма существенным. Особый же интерес его заключается в том, что Ломоносов здесь касается явления поглощения света. Оказывается, его интересовал вопрос поглощения света и, более того, вопрос связи между поглощательной и излучательной способностями тел. Прежде всего Ломоносов подчеркивал, что от раскаленного тела распространяется не только свет, но и тепловые лучи. Он установил, что тела имеют разную поглощательную и отражательную способность для света и тепловых лучей. Он, например, писал, что лучи Солнца, будучи отражены от Луны и собраны в фокусе зажигательного стекла, хотя «светят весьма живо и ясно, но теплоты чувствительной не производят» , и объяснял это тем обстоятельством, что от поверхности Луны хорошо отражаются световые лучи и плохо — тепловые. Ломоносов также указывал на опыт, проделанный им самим. Он писал:

«Зажигательное сильное зеркало, покрытое черным лаком, производит в зажигательной точке свет превеликий, жару — ни мало, ясно показывая, что коловратное движение эфира в черной материи утомилось, зыблющееся беспрепятственно осталось».

По гипотезе Ломоносова, световые лучи являются волнами в эфире, а тепловые — распространением вращательного движения его частиц, следовательно, он утверждает, что световые лучи хорошо отражаются от упомянутого зеркала, а тепловые — поглощаются им.

В истории физики считается, что понятие теплового излучения или лучистой теплоты было введено шведским ученым Шееле в 1771 г. Упомянутое выше исследование Ломоносова дает нам право зачислить Ломоносова в число предшественников Шееле и других более поздних ученых, исследовавших свойства теплового излучения.

Следует отметить еще одно интересное обстоятельство. Ломоносов не считал световые волны волнами сгущения и разрежения эфирной среды, подобно звуковым волнам. В случае звука, по мнению Ломоносова, подобные волны могут иметь место, так как частицы воздуха находятся на «чувствительных» расстояниях друг от друга, между тем как частички эфира соприкасаются между собой. В качестве подтверждения этой гипотезы Ломоносов приводит факт несравненно большей скорости распространения света по сравнению со скоростью звука. Как видно из его рассуждений, он мыслил световые волны поперечными.

В области исследования электрических явлений главная заслуга Ломоносова заключается в разработке теории атмосферного электричества на основании экспериментальных исследований с атмосферным электричеством. Эти исследования он сначала проводил совместно с Рихманом, после того как в Петербурге стали известны работы Франклина. Летом 1753 г. произошла трагическая смерть Рихмана от шаровой молнии во время опытов с атмосферным электричеством. Ломоносов продолжал начатые исследования, экспериментируя с «громовой машиной», которая представляла собой установленный на крыше дома или дереве железный шест, от которого в комнату проводилась проволока. В результате этих опытов, а также предшествующих исследований атмосферных явлений Ломоносов разработал теорию образования атмосферного электричества, согласно которой в атмосфере имеют место восходящие и нисходящие потоки воздуха. В результате происходит трение между «горючими шариками» (то есть испарениями) в восходящих потоках и парами воды в нисходящих. Эти «горючие шарики» и пары воды, электризуясь трением, создают в атмосфере (вследствие громадного их числа) огромные электрические заряды. Если отвлечься от механизма электризации и от представления о носителях электрических зарядов, то теория Ломоносова, несомненно, отражает действительность.

Ломоносов не разработал подробно теории электрических явлений вообще. Однако, на основании отдельных его высказываний, а также незаконченной работы «Теория электричества, изложенная математически» можно составить представление о его взглядах на природу электрических явлений. Прежде всего Ломоносов не считал нужным привлекать представления об особой электрической жидкости и дальнодействующих силах для объяснения электрических явлений.

Особенно ценным является то обстоятельство, что идея о единой природе электрических и оптических явлений у Ломоносова не являлась простым «измышлением». Можно утверждать, что он пришел к ней в результате ряда проделанных им самим опытов. В заметках Ломоносова есть немало записей его наблюдений или указаний на предполагаемые опыты, имеющие целью исследовать связь между электрическими и оптическими явлениями. Так, например, Ломоносов собирался «отведать в фокусе зажигательного стекла или зеркала электрической силы»; «испробовать, будут ли цвета радуги ярче в горячей воде или холодной или наоборот. То же в воде наэлектризованной и простой». Цель очень интересного опыта, который Ломоносов собирался проделать, — выяснение связи между электричеством и светом; он заключался в проверке, «будет ли луч света иначе преломляться в наэлектризованном стекле и воде?»

Характерная черта Ломоносова — стремление установить связь не только между электрическими и оптическими явлениями, но и исследовать связи между физическими явлениями различной природы, а также между физическими и химическими явлениями. Оптические и электрические опыты, по мнению Ломоносова, следовало проводить для выяснения свойств не только света и электричества, но и свойств самих тел, их молекулярного строения, химического состава и т. д. И наоборот, химические исследования были призваны помочь выяснению природы света и электричества. Вообще, экспериментальные исследования по Ломоносову, следует ставить так, чтобы изучение одних явлений было связано с изучением других.

В планах опытных исследований Ломоносова встречается множество предполагаемых экспериментов подобного рода. Например: «будет ли наэлектризованное олово плавиться при меньшей степени огня?»; «изучать преломление солнечных лучей в растворах сравнительно с таковым в воде»; «приносит ли что-нибудь электрическая сила к растворению солей?»; «каков будет цвет электрических искр и пламень, вызванный в растворах солей и в соляных жидкостях?»; «наблюдать, способствует ли электрическая сила кристаллизации или мешает» и т. д. Подобные опыты не были характерны и общеприняты для времени, когда жил Ломоносов. Они приобретают значение в физике XIX в., когда перед ней встали новые задачи исследования связей между различными физическими явлениями.

Ломоносову принадлежат многие конкретные исследования по различным вопросам физической науки; известны его работы по конструированию разных оптических инструментов. Работая над усовершенствованием зеркального телескопа Ньютона, он разработал свою оригинальную конструкцию этого прибора. Он изобрел также оригинальную зрительную трубу для наблюдения при плохом освещении, названную им «ночезрительной трубой» (1756-1758). Она имела объектив большого размера, давала хорошее увеличение, ее выходной зрачок не превышал зрачка человеческого глаза в темноте. С. И. Вавилов, рассмотрев проект «ночезрительной трубы», показал, что идея Ломоносова была правильной и основывалась на свойстве человеческого глаза, разрешающая способность которого уменьшается при слабом освещении. Кроме того, Ломоносов сконструировал отражательный (зеркальный) телескоп для дополнительного плоского зеркала и другие оптические приборы: фотометры, рефрактометры, микроскопы и т. д.


  1. ^ Геофизика и астрономия

Ломоносова интересовали также астрономия и геофизика. В историю астрономии М.В. Ломоносов вошёл как первый русский астрофизик, как выдающийся деятель в области практической астрономии и астрономического приборостроения, как организатор научных астрономических экспедиций. Ломоносов положил основание астрофизики как науки. Он твёрдо поддерживал взгляды Коперника на строение Солнечной системы, при этом он не только отстаивал гелиоцентрическую систему мира, но и выдвигал идею множественности миров.

К прохождению Венеры по диску Солнца 1761 г. относится к выдающемуся открытию, сделанному М. В. Ломоносовым – открытие атмосферы Венеры. Отчет об этом открытии отличался ясностью и образностью. "...Ожидая вступления Венерина на Солнце ... увидел наконец, что солнечный край стал неявственен и несколько будто стушован, а прежде был весьма чист и везде равен... При выступлении Венеры из Солнца, когда передний ее край стал приближаться к солнечному краю ...появился на краю Солнца пупырь, который тем явственнее учинился, чем ближе Венера к выступлению приходила... Сие ни что иное показывает, как преломление лучей солнечных в Венериной атмосфере..."

Прохождения Венеры по диску Солнца чрезвычайно редки. Они группируются парами с интервалом в 8 лет одно от другова. А между парами проходит либо 121,5 либо 105,5 лет. Вот перечень трех последних пар: 1631 и 1639 гг., 1761 и 1769 гг., 1874 и 1882 гг.Ближайшее следующее прохождение ожидается 8 июня 2004 г., которое, кстати, полностью будет видно в Москве. Парное ему прохождение Венеры произойдет 5-6 июня 2012 г. и будет наблюдаться в Москве лишь в заключительной стадии.

Согласно сохранившимся источникам, впервые прохождение Венеры наблюдалось европейскими астрономами в 1639 г. С прохождением Венеры 1761 г. связано событие, очень ярко характеризующее обычные трудности наблюдательной астрономии.

Заключение

Тщательное изучение работ Ломоносова в области физики и химии, проведенное в наше время, открыло нам совершенно новое понимание роли Ломоносова в мировой науке. Если в науке современной ему эпохи доминировали узкий эмпиризм, ограниченность и метафизичность теоретических концепций, то гении Ломоносова охватывал эти проблемы во всей их широте и поднимался до глубоких теоретических обобщений, идущих часто - против течения, но вскрывающих истину. Ломоносов несомненно олицетворяет собой наиболее прогрессивный и боевой дух науки своего времени.

Новые идеи у Ломоносова не были случайными догадками. Они являлись результатом его стройного научного материалистического мировоззрения. Ломоносов был разносторонним и глубоким философом, мечтавшим написать грандиозную корпускулярную философию природы, объясняющую все явления органической и неорганической природы с единой точки зрения. В своем мировоззрении он не был ни ньютонианцем, ни картезианцем. “Сами свой разум употребляейте. Меня за Аристотеля, Картезия, Невтона не посчитайте. Если вы мне их имя дадите, то знайте, что вы холопы”,—писал Ломоносов в одной из заметок. Ломоносов был более последовательным материалистом, чем Декарт и Ньютон; он строго руководствовался основной идеей:

“Природа крепко держится своих законов и всюду одинакова”. В своих исследованиях Ломоносов широко использовал закон сохранения материи и движения. Природа, по Ломоносову, “состоит в действии и противодействии”. Это прекрасный образец диалектики. Своими воззрениями Ломоносов стремился преодолеть метафизику и прежде всего отрыв материи от движения. Хотя под движением он понимал только механическое движение, но его высказывания, что “тела не могут ни действовать, ни противодействовать взаимно без движения; природа тел состоит в движении, и, следовательно, тела определяются движением”, свидетельствуют об огромной высоте, на которой стоял Ломоносов и в этом вопросе.


Список используемой литературы

  1. Антонов М. Ломоносов – это наше всё. «Молодая гвардия», №9.2002. С.200-230.  

  2. Астафуров В.И. М.В. Ломоносов. М: Просвещение, 1985. – 142с.

  3. Кудрявцев П.С. М.В. Ломоносов. М: Учпедгиз, 1955. – 124с.

  4. Лебедев Е. Ломоносов. (Серия ЖЗЛ). –М.:1990.

  5. Ломоносов в воспоминаниях и характеристиках современников / сост. Г.Е.Павлова. – М.-Л.: Изд. АНСССР, 1962. – 232с.

  6. Ломоносов М.В. Полн. собр. соч. Т.1-11.- М.:1950-1986.

  7. Муратов М.В. Юность Ломоносова. М: Детская литература. 1955. – 156с.






Похожие:

Исследовательская работа по теме: «Работы М. В. Ломоносова в области физики» iconИсследовательская работа по теме: «Оды М. В. Ломоносова»
«Любой век, любая эпоха нашей жизни всегда приукрашена чьей-либо яркой жизнью, деяниями особо славными. Многие звезды украшали русское...
Исследовательская работа по теме: «Работы М. В. Ломоносова в области физики» iconИсследовательская работа по теме: «Вклад М. В. Ломоносова в географию»
Пономарева А. А., учитель географии высшей квалификационной категории
Исследовательская работа по теме: «Работы М. В. Ломоносова в области физики» iconПроверочная работа по теме «Классицизм». Урок литературы в 9 классе
Какие черты характера Ломоносова помогли ему стать рядом с великими учеными мира? Что явилось целью жизни Ломоносова?
Исследовательская работа по теме: «Работы М. В. Ломоносова в области физики» iconУрок по теме «Условия равновесия рычагов» Былинин А. А., учитель физики моу «Средняя общеобразовательная школа №1 р п. Татищево»
План работы заседания районного методического объединения учителей физики муниципальных общеобразовательных учреждений Татищевского...
Исследовательская работа по теме: «Работы М. В. Ломоносова в области физики» iconИсследовательская работа по теме: «Ломоносовский период развития русского языка. Теория «трёх штилей»
Автор работы: Чурукьян Вероника Константиновна, 11 класс, моу сош №32, г. Таганрог
Исследовательская работа по теме: «Работы М. В. Ломоносова в области физики» iconИсследовательская работа «Официальное принятие Гимна» Номинация: «Исследовательская работа»
Районный этап Всероссийского конкурса на знание истории государственной символики
Исследовательская работа по теме: «Работы М. В. Ломоносова в области физики» iconСочинение на заданную тему. Исследовательская работа
Перечень письменных работ студента 3 курса очного отделения включает в себя четыре вида заданий: исследовательская работа, сопоставительный...
Исследовательская работа по теме: «Работы М. В. Ломоносова в области физики» iconI. Рекомендации по написанию исследовательской работы: экспериментальной или теоретической
Исследовательская работа, как и всякое творчество, возможна и эффективна только на добровольной основе. Учебные исследования могут...
Исследовательская работа по теме: «Работы М. В. Ломоносова в области физики» iconИсследовательская работа по биологии Волейбол, баскетбол 2 Карпенко Василия
Подготовка к егэ по биологии, русскому языку. Исследовательская работа по биологии
Исследовательская работа по теме: «Работы М. В. Ломоносова в области физики» iconИсследовательская работа по теме: «История предков чувашей» III тыс до н э. до XV в н. э
Изменения климатических условий в мире на великие переселения народов в древнюю эпоху
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©lib.podelise.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы

Разработка сайта — Веб студия Адаманов