Роль физики в развитии техники и влияние техники на развитие физики

Физика тесно связана с техникой. До середины прошлого столетия связь между физикой и техникой носила такой характер, когда техника шла впереди. Создавались технические устройства, возникали технические проблемы, которые затем вызывали к жизни соответствующие физические исследования.

VIII век - создана паровая машина.

Начало ХIХ века - встал вопрос об увеличении кпд тепловых машин.

Сади Карно решил эту проблему, и его работа стала фундаментом для возникновения общего учения о передаче и превращении энергии - термодинамики.

Затем крупные физические открытия стали приводить к созданию новых отраслей техники. Академик С.И. Вавилов (1891 - 1955), советский физик и общественный деятель, сказал, что теснейшая связь физики с другими отраслями естествознания привела к тому, что физика глубочайшими корнями вросла в химию, геологию, астрономию, биологию и др. Возникли новые смежные дисциплины: астрофизика, биофизика, геофизика, физическая химия и т.д.

Физика является основой многих технических наук: теоретической механики, сопромата, электротехники.

Физика явилась фундаментом, на котором выросли такие области техники как – электро - и радиотехника, электронная и вычислительная техника, приборостроение.

Техника стимулирует развитие физики и наоборот. Могучая ускорительная техника способствует развитию исследований по физике атомного ядра и элементарных частиц.

Содружество физики и техники приводит к сокращению временных интервалов между научными открытиями и их технической реализацией.

• фотография - 110 лет
• радио - 50 лет
• транзистор - 15 лет
• лазер - 7 лет
• шариковая ручка-5 лет

 

Физика тесно связана с математикой.  Без математического описания невозможен точный инженерный расчет и развитие физических теорий.

Физика - база для создания новых отраслей техники, или научная база, на которой должна основываться общетехническая подготовка специалистов.

Физику подразделяют на классическую и квантовую. Начало классической физики было положено И. Ньютоном, сформулировавшим основные законы механики, а завершено развитие классической физики созданием в 1905 г. А. Эйнштейном специальной теории относительности и учитывающей требования этой теории релятивистской механики.

Периоды развития физики

I. Предыстория физики (от древнейших времен до ХVII века)

 

Это период накопления физических знаний об отдельных явлениях природы. Его делят на:

эпоху античности - (VI вв. до н. э. - V в. н. э.)

средние века - (I - ХIV вв.)

эпоха Возрождения - (ХV - ХVI вв.).

Эпоха античности - Архимед установил условия плавания тел.

Средние века - введены понятия: мгновенной скорости, деление движения на поступательное и вращательное, угловой скорости.

Эпоха возрождения - Леонардо до Винчи - выполняет графическое построение хода лучей в линзе. Открыт закон сложения сил по правилу параллелограмма и разложения сил на составляющие.

II. Период становления физики как науки (начало ХVII-80 годы ХVII вв.)

 

Г. Галилей - установил законы движения тела, брошенного под углом к горизонту.

И. Кеплер - установил законы движения планет.

Э.Торричелли - открыл атмосферное давление.

И. Ньютон - создал корпускулярную теорию света.

Гюйгенс - создал волновую теорию света.

II.Классическая физика (конец ХVII в - начало ХХ в до 1905 г.)

 

Установлены: закон сохранения момента импульса, закон сохранения электрического заряда (Б. Франклин) и закон Кулона.

Юнг - открыл явление интерференции.

Г. Ом - ввел понятия - “ЭДС” и “падения напряжения”.

М. Фарадей - сформулировал концепцию поля.

Максвелл - 1894 г. - создал теорию электромагнитного поля.

А.Н. Лодыгин - изобрел лампу накаливания.

Н.П. Яблочков - изобрел трансформатор.

Г. Герц - открыл внешний фотоэффект.

А.Г. Столетов -1905 г. - создал фотоэлемент и установил один из законов внешнего фотоэффекта

К. Рентген - 1885 г. - открыл рентгеновские лучи, 1897 г. - открыт электрон.

А.С. Попов - 1895 г. - изобрел радио.

А. Беккерель - открыл радиоактивность.

М. Планк -1900 г. - положил начало квантовой теории, выдвинув гипотезу квантов.

Х. Лоренц - 1904 г. - нашел релятивистские преобразования координат и времени.

IV. Современная физика

 

1905 - 1931 гг. - Эйнштейн - создание СТО.

Резерфорд - открыл атом.

 Н. Бор сформулировал принципы соответствия и дополнительности. Гейзенберг - сформулировал принцип неопределенности.

1932 г. - открыт нейтрон (Чедвик).

1932 - 1954 гг.- Поль Дирак выдвинул гипотезу о существовании антивещества; Д.Д. Иваненко выдвинул гипотезу о строении атомных ядер из нейтронов и протонов;

Отто Ган и Ф. Штрассман открыли деление ядер урана;

Г.Н. Флеров - спонтанное деление ядер U235;

П.Л. Капица - сверхтекучесть гелия;

2.12.1942 г. - Э. Ферми - цепная ядерная реакция деления ядер урана;

1945 г. - цепная ядерная реакция деления ядер урана в советском ядерном реакторе - И.В. Курчатов, Юлий Харитон;

1949 г.- первый взрыв атомного заряда в СССР;

1953 г.- на полигоне в г. Семипалатинске произведён взрыв первой транспортабельной атомной бомбы; Изобретен полупроводниковый транзистор;

1954г. - Басов, Прохоров, Таунс создали ОКГ. Возникает квантовая электроника;

1955 г. и далее - начало исследования структуры нуклонов, т.е. развивается физика элементарных частиц.