Другие предметы \ Теоретические основы прогрессивных технологий (концепции современного естествознания)

Конспект лекций по дисциплине "Теоретические основы прогрессивных технологий (концепции современного естествознания)", страница 4


Тема 4. Механистическая (консервативная) модель отображения реальности.

Основные законы и принципы

Законы сохранения и принцип сохранения

          Принцип сохранения: «Любая сущность в замкнутых системах не возникает из ничего и не исчезает бесследно, а переходит из одного качественного состояния в другое состояние в эквивалентных количествах»

Замкнутые или изолированные системы – системы, которые не обмениваются  энергией и веществом с окружающей средой.

          Под сущностью можно понимать энергию, импульс, момент импульса (для диссипативной модели в качестве сущности добавляется масса вещества и заряд )

1)  Энергия – это нечто, за счет чего совершается работа.

2)  Энергия – общая количественная мера движения.

          Энергия (механическая, электрическая, магнитная и т. д.) состоит из двух видов:

1.  Кинетическая Ek;

2.  Потенциальная Ep;

Eк  = (mV2)/2 ;

Ep = mgh;

          Самая низкокачественная энергия  – тепловая.

Единицы измерения энергии, работы, количества теплоты:

[E, А, Q] = Дж, кал, эрг, эВ (калория – количество теплоты, которую необходимо передать одному грамму воды, чтобы нагреть ее  на 1 градус).

          Энергия – величина аддитивная (суммарная энергия всей системы, равняется сумме всех энергий этих элементов). Аддитивными также считаются: работа, сила, объем, масса, благосостояние.

Таковыми не являются температура, плотность.

3)  Импульс (количество движения) – физическая величина, равная произведению массы на скорость.

4)  Момент импульса – физическая величина, равная произведению импульса на радиус кривизны.

          Закон(ы) сохранения: Суммарная(ый) энергия  (импульс , момент импульса ) замкнутой системы остается постоянной(ым) при любых изменениях в ней:

,, ,

где i – порядковый номер тела,

n – количество тел в системе,

Eki – кинетическая энергия i-ого тела,

Epi – потенциальная энергия i-ого тела,

m – масса тела,

v – скорость тела,

r – радиус кривизны (радиус-вектор, определяется как кратчайшее расстояние между осью вращения и точкой приложения силы (или крайней точкой тела).

Устойчивость материальной точки в механистической картине мира

          Устойчивость материальной точки связана с инерцией.

Инерция – способность материальной точки сохранять скорость постоянной и по значению, и по направлению, т.е. сохранять прямолинейное и равномерное движение.

Скорость может быть постоянной при компенсации внешних сил или при их отсутствии.

Масса – количественная мера инерции: чем больше масса, тем больше инерция (инертность), следовательно, устойчивость.

С  инерцией связаны I закон Ньютона (закон инерции или принцип инерции) и принцип относительности Галилео Галилея:

I закон Ньютона: «Существует такие системы отсчета, в которых все тела движутся с постоянной скоростью (прямолинейно и равномерно) при отсутствии внешних сил или их компенсации, и такие системы называются инерциальными».

Инерциальные системы отсчета обозначим сокращенно через ИСО. Вообще, системы отсчета представляют собой  систему координат и  часы;

          Принцип относительности Галилео Галилея:

формулировка №1: «Если тело находится в одной ИСО в состоянии покоя, то в другой ИСО она может находиться в состоянии  движения» (мы сидим и находимся в покое относительно стола или стула, а также всех предметов, жестко связанных с Землей, и одновременно относительно движущихся объектов мы движемся);

формулировка №2: «Все механические процессы во всех ИСО при одних и тех же условиях протекают однанаково».

Тема 5. Эволюционная (диссипативная) картина мира.

Основные положения

Данная модель смотрит на объекты исследования, как на системы.

Система – это совокупность объектов, или процессов, функционально связанных между собой, мысленно или реально выделенных из окружающей среды в одно целое.

Целостность – главное свойство системы, отражающее согласованность всех её элементов. Если нарушается целостность – снижается степень устойчивости системы (человек теряет ногу – снижается физическая, финансовая, моральная устойчивость).

Иерархичность (дискретность) – свойство, характеризующее способность системы структурно подразделяться на подуровни (слои). Многоуровневой структурой обычно характеризуются сложные, например, биологические системы (так, человека можно разложить структурно  на органы, далее –  на ткани, далее – на клетки и т. д.).

Аддитивность – свойство системы, выражающееся в том, что определенное качество системы численно определяется как сумма подобных качеств всех ее составных элементов(суммарная энергия всей системы равна сумме энергий всех ее элементов).

Интегративность – свойство системы, заключающееся в появлении качественно новых качеств, отличных от качеств ее структурных элементов (например, свойства воды отличаются от свойств составляющих ее атомов водорода и кислорода).

I.  Классификация систем

 (по характеру взаимодействия с окружающей средой)

·  Изолированные (замкнутые)– не обмениваются ни энергией, ни веществом (в природе нет).

·  Закрытые – обмен только энергией (термос с водой, консервы);

·  Открытые – обмен и энергией, и веществом (биологические живые системы, физико-химические системы в открытых условиях, социальные системы (коллектив).

II. Классификация систем

(по ограничению во времени и в пространстве)

·  распределенные – неограниченные (Вселенная, Интернет и т.д.)

·  определенные (локализованные, ограниченные) (все остальные системы, таких систем – большинство).

Основные законы эволюционной (диссипативной) модели,

(законы термодинамики)

          Термодинамика ввела системный подход. Первым, кто изменил бывшее отношение к телам как к материальным точкам, был М. В. Ломоносов. Это видно из его молекулярно-кинетической теории (МКТ):

Скачать файл