Концепции современного естествознания

Министерство образования и науки Российской Федерации
Санкт-Петербургский инженерно-экономический университет
Факультет экономики и управления в химической промышленности и природопользовании
Кафедра современного естествознания и экологии
КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
Методические указания к изучению дисциплины и выполнению контрольной работы
для студентов заочной формы обучения
Для всех специальностей СПбГИЭУ кроме 060800
Санкт-Петербург
2004

Выполнены все варианты: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10

Вариант 01

1. Кратко охарактеризуйте основные этапы развития естествознания, взяв за основу следующие имена: Аристотель, Коперник, Планк, Пригожин.
2. Приведите шкалу размеров всего существующего во Вселенной и укажите место живых организмов на ней. Каким образом человек сумел проникнуть в чрезвычайно большие масштабы и оценить размеры, несравненно большие его самого?
3. Дайте определение колебательному процессу. Дайте определение основным характеристикам колебательного процесса.
4. Перечислите основные типы взаимодействия. Расположите их в порядке возрастания величины.
5. В каких системах справедливы законы сохранения? Сформулируйте законы сохранения энергии, импульса и момента импульса. Приведите примеры действия этих законов в окружающей жизни.
6. Дайте формулировку принципа неопределенности Гейзенберга. Поясните, какое отношение он имеет к предсказуемости событий.
7. В основе статистического метода исследования свойств макроскопических систем лежит молекулярно – кинетическая теория. Сформулируйте основные положения этой теории.
8. Какие системы называются открытыми? Какие системы называются неравновесными? Как ведет себя энтропия в открытых неравновесных системах?
9. Шар массой в 1 кг двигается со скоростью 1 м/с и сталкивается с неподвижным шаром массой 4 кг (удар центральный и абсолютно упругий). Какова кинетическая энергия первого шара после удара? Используйте законы сохранения импульса и механической энергии.
10. Найти силу электростатического притяжения между ядром атома водорода и электроном.
11. При какой скорости движения релятивистское сокращение длины тела составит 1/4 часть длины тела.

Дата выполнения: 28/06/2008

Вариант 02

1. В чем суть научного метода познания?
2. Какие малые расстояния человек сумел оценить и каким образом получил о них представление? Где становится существенными познания о малом? Каковы размеры живых организмов?
3. Какой процесс называется волновым? Дайте определение продольным и поперечным волнам. Сформулируйте принцип суперпозиции волн.
4. Какие типы взаимодействия относятся к дальнодействующим? Как меняется их величина с расстоянием? Приведите примеры.
5. В каких системах справедливы законы сохранения? Сформулируйте законы сохранения массы, электрического заряда. Приведите примеры действия этих законов в окружающей жизни.
6. На основании каких фактов и гипотез сформировалась квантовая механика?
7. Сформулируйте первое начало термодинамики. Дайте определение внутренней энергии системы.
8. Дайте определение детерминированному хаосу. Приведите примеры использования этого понятия в экономике и социологии.
9. Шар массой в 1 кг, движущийся со скоростью 10м/с, сталкивается с неподвижным шаром с массой в 5 кг. Удар центральный и абсолютно упругий. Найдите кинетические энергии шаров после удара.
10. Два точечных заряда находятся в воздухе на расстоянии 0,2м. На каком расстоянии надо поместить эти заряды в воде, чтобы получить ту же силу взаимодействия?
11. При какой скорости движения продольные размеры тела уменьшатся вдвое?

Дата выполнения: 13/05/2009

Вариант 03

1. Приведите примеры открытий в области естественных наук, которые наиболее широко используются в самых разнообразных областях нашей жизни.
2. Что такое кварк? Удалось ли обнаружить кварки на опыте? Какое количество кварков составляет протон? Какие свойства приписываются кварку?
3. Дать определение собственным, затухающим и вынужденным колебаниям.
4. Какие типы взаимодействия являются короткодействующими? Привести примеры систем, в которых действуют эти силы.
5. Сформулируйте закон сохранения энергии. В качестве примера проанализируйте, как преобразуется энергия при колебании маятника.
6. В чем суть идеи корпускулярно-волнового дуализма?
7. Дайте несколько формулировок второго начала термодинамики.
8. Что такое диссипативная структура? В какой теории используется это понятие?
9. Шар массой в 1 кг, движущийся со скоростью 1м/с, сталкивается абсолютно неупруго с неподвижным шаром массой 2 кг. Используя закон сохранения импульса, найдите скорости слипшихся после удара шаров.
10. Во сколько раз сила гравитационного взаимодействия между двумя протонами меньше силы электростатического взаимодействия между ними?
11. Во сколько раз жизнь нестабильной частицы увеличится (по часам неподвижного наблюдателя), если частица начинает двигаться со скоростью равной 0,95 скорости света.

Дата выполнения: 28/05/2009

Вариант 04

1. Приведите примеры наук, которые относятся к естественным, к гуманитарным. Приведите примеры связи между науками этих двух групп.
2. Что такое нейтрино? В каких типах взаимодействий участвуют нейтрино? Как они взаимодействуют с веществом?
3. В чем суть явления дифракции волн? Каковы условия наблюдения этого явления? 4. Какой тип взаимодействия обеспечивает устойчивость атомных ядер? Какие силы удерживают атомы в молекулах? Какие взаимодействия обеспечивают устойчивость атомов?
5. Сформулируйте закон сохранения момента импульса. В качестве примера рассмотрите вращение на одной ноге человека, держащего в руках гантели. При вращении человек вытягивает и прижимает руки к себе. К каким последствиям это приводит.
6. Что такое волна де Бройля? Какие эксперименты подтверждают гипотезу де Бройля?
7. Дайте определение энтропии. Какой физический смысл энтропии?
8. Что такое точка бифуркации? В какой теории используется это понятие?
9. Шары массой в 1кг и 2 кг двигаются навстречу друг другу со скоростями 2 м/с каждый. Найдите кинетическую энергию шаров после удара (удар центральный и абсолютно упругий).
10. Двум водяным каплям радиусом 0,3 мм сообщили одинаковые по величине и знаку электрические заряды. Определить величины зарядов, если сила электростатического взаимодействия уравновешивается силой гравитационного взаимодействия.
11. Мезон в космических лучах путешествует со скоростью равной 0,95 скорости света. Какой интервал времени на часах наблюдателя на Земле соответствует 1 секунде собственного времени мезона?

Дата выполнения: 27/04/2008

Вариант 05

1. Что такое гипотеза? Какую роль играет гипотеза в формировании научных теорий?
2. Из каких частиц состоит простейший атом – атом водорода?
3. В чем суть явления интерференции волн? Какие волны могут интерферировать?
4. Какой тип взаимодействия характеризует сила Кулона? Напишите выражение для этой силы. Как зависит этот тип взаимодействия от расстояния?
5. Сформулируйте фундаментальные законы сохранения. Приведите примеры их использования в технических устройствах.
6. Какой физический смысл имеет волновая функция?
7. Дайте несколько формулировок второго начала термодинамики.
8. Что такое диссипативная структура? В какой теории используется это понятие?
9. Шар массой 1кг , двигающийся со скоростью 1 м/с , догоняет шар массой 5кг , двигающийся со скоростью 0,5м/с и происходит абсолютно упругое столкновение. Найдите скорости шаров после удара.
10. Во сколько раз сила электростатического взаимодействия двух электронов больше энергии их гравитационного взаимодействия?
11. Во сколько раз увеличивается масса альфа-частицы, когда она ускоряется с начальной скоростью от начальной скорости равной нулю до скорости света.

Дата выполнения: 20/04/2008

Вариант 06

1. Какие научные теории называют парадигмой? Приведите примеры фундаментальных парадигм естествознания.
2. Какие частицы называются элементарными? На какие классы принято делить элементарные частицы?
3. Приведите формулировку принципа относительности Галилея. К каким явлениям применим этот принцип? Какие системы называются инерциальными?
4. Какой тип взаимодействия описывается законом всемирного тяготения? Напишите выражение для этого закона. Как зависит этот тип взаимодействия от расстояния?
5. Приведите примеры проявления симметрии в природе.
6. Когда возникла квантовая механика? Какие явления она смогла объяснить?
7. Дайте определение следующим процессам: изобарическому, изохорическому, изотермическому, адиабатическому. Напишите основные соотношения, характеризующие эти процессы.
8. Как изменился взгляд на эволюцию неживой природы в связи с идеями И. Пригожина?
9. Шар массой в 10кг , двигающийся со скоростью 20м/с, сталкивается с неподвижным шаром с массой 20кг . Удар центральный и абсолютно упругий. Найдите импульсы каждого из шаров после удара.
10. Сила тяготения между двумя наэлектризованными шариками по 1г уравновешена электростатической силой отталкивания. Считая заряды шариков одинаковыми, определить их величину. Почему при взаимодействии наэлектрилизованных тел, малых по массе, можно не учитывать гравитационных сил?
11. При какой скорости движения масса электрона превышает массу покоя в два раза.

Дата выполнения: 03/06/2007

Вариант 07

1. Какие требования предъявляют к научной теории?
2. Какие объекты относятся к микротелам? К макротелам? Приведите размеры этих групп. К какой из этих групп относится человек?
3. Сформулируйте постулаты специальной теории относительности.
4. Какие виды взаимодействия существуют? К каким из них относятся: плавание, скатывание с горы, телевидение, движение спутника по орбите, высвобождение энергии при взрыве атомной бомбы?
5. Приведите примеры симметрии в неживой природе.
6. Для каких объектов характерен корпускулярно-волновой дуализм? В чем суть корпускулярно-волнового дуализма?
7. Сформулируйте основные положения молекулярно – кинетической теории, лежащей в основе статистического метода исследования свойств макроскопических систем.
8. Дать определение процессу самоорганизации. Как происходит процесс самоорганизации?
9. Шар массой 7 кг, движущейся со скоростью 1 м/с, сталкивается с неподвижным шаром массой в 3 кг. Удар центральный и абсолютно упругий. Найдите скорости шаров после удара.
10. Как изменится сила взаимодействия между точечными зарядами, если величина каждого заряда увеличится в четыре раза, а расстояние между ними уменьшится вдвое?
11. Какое время пройдет по часам в ракете, движущейся равномерно и прямолинейно со скоростью V , если на часах, покоящихся в инерциальной системе отсчета, относительно которой движется ракета, прошел один час? Скорость считать равной 3000 км/с.

Дата выполнения: 02/05/2008

Вариант 08

1. В чем состоит связь теории и эксперимента?
2. Из каких элементарных частиц состоит атомное ядро? Что такое ядерные реакции? Каковы их причины?
3. В чем суть эффекта замедления времени в специальной теории относительности? Что такое лоренцево сокращение?
4. Какие типы взаимодействия существуют в природе? К каким из них относятся: вращение Земли вокруг Солнца, взаимодействие атомов в молекулах, снежная лавина в горах, электрический звонок, движение груза по наклонной плоскости, устойчивость атомного ядра.
5. Сформулируйте закон сохранения импульса. Приведите примеры технических устройств, в которых используется этот закон.
6. Каким образом задается состояние классической частицы? Каким образом задается состояние микрочастицы в квантовой механике?
7. Дайте определение внутренней энергии системы. Что понимается под внутренней энергией идеального газа?
8. Что означает в переводе термин синергетика? Какие вопросы изучает синергетика?
9. Шар массой 10 кг, двигающийся со скоростью 2 м/c, сталкивается с неподвижным шаром массой 10 кг. Удар абсолютно неупругий. Найдите скорость слипшихся шаров после удара.
10. Четыре одинаковых заряда в 1 Кл находятся в вершинах квадрата со стороной в два метра. Найдите силы, которые действуют на каждый из зарядов со стороны других зарядов.
11. При какой скорости движения релятивистское сокращение длины движущегося тела составляет 15%, 25%?

Дата выполнения: 31/03/2009

Вариант 09

1. В чем суть научно-технических революций? Какие научные достижения привели к третьей промышленной революции, которая происходит в настоящее время?
2. Укажите диапазон возможных размеров молекул. Приведите примеры простейших молекул и важнейших макромолекул?
3. Укажите опыты, подтверждающие общую теорию относительности. Что показал отрицательный результат опыта Майкельсона - Морли?
4. Охарактеризуйте электромагнитное взаимодействие. В каком случае оно возникает? Приведите соотношения, которые позволяют оценить количественный характер этого взаимодействия.
5. Сформулируйте закон сохранения импульса. Приведите примеры технических устройств, в которых используется этот закон.
6. Какой факт отражает принцип неопределенности Гейзенберга? Приведите формулировку принципа неопределенности Гейзенберга.
7. Какой характер носит изменение энтропии замкнутой системы?
8. Почему синергетику называют наукой 21 века? Какие науки испытывают на себе влияние синергетики?
9. Шар массой в 7кг двигается со скоростью 20м/с и сталкивается с неподвижным шаром в 3кг. Удар абсолютно упругий. Найдите скорости шаров после удара.
10. Четыре одинаковых точечных заряда в 1Кл каждый лежат на одной прямой.
Расстояние между ближайшими зарядами 2м. Найдите силы, действующие на крайние заряды.
11. Какое время пройдет на Земле, если в ракете, движущейся со скоростью 0,99с относительно Земли, пройдет 10 лет?

Дата выполнения: 01/04/2007

Вариант 10

1. Чем обусловлено сближение естественной и гуманитарной культур? Приведите примеры взаимного проникновения этих культур в наше время.
2. Что такое Метагалактика? Во сколько раз самое большое – Метагалактика больше самого малого – элементарной частицы?
3. Сформулируйте постулаты специальной теории относительности. Как изменяется масса тела, движущегося относительно наблюдателя? Чему равна полная энергия тела?
4. Охарактеризуйте гравитационное взаимодействие. Приведите соотношение, которое позволяет оценить количественный характер этого взаимодействия.
5. Сформулируйте законы сохранения. Прокомментируйте законы сохранения при взаимодействии тележек с равными и разными массами.
6. Что такое фотон? Для объяснения каких явлений было выдвинуто представление о фотоне?
7. Какими способами можно изменить внутреннюю энергию системы? Какую информацию несет механический эквивалент теплоты?
8. Назовите фамилии ученых, которые заложили фундамент синергетики.
9. Шар массой 11 кг, двигающийся со скоростью 12 м/с, сталкивается с неподвижным шаром массой 1кг. Удар центральный и абсолютно упругий. Найдите скорости шаров после удара.
10. Определить диэлектрическую проницаемость трансформаторного масла, если два одинаковых заряда в вакууме на рас-стоянии 20 см взаимодействуют с такой же силой, что и в масле на расстоянии 0,14 м. Считая силу взаимодействия 90 Н, определить величины зарядов.
11. При какой скорости движения кинетическая энергия частицы равна ее энергии покоя?

Дата выполнения: 13/05/2009