Атомизм Демокрита, Эпикура, Лукреция, Галилея
№ 36
С помощью теории Демокрита об атомах, объясните следующие явления или обоснуйте, что это невозможно:
а) вода, пролитая на гладкий пол, растекается, а не остается на одном месте;
б) если мячик поднять над землей, а затем отпустить, то он всегда падает на землю, а не зависает в воздухе.
№37
С точки зрения теории Эпикура об атомах, объясните следующие явления или обоснуйте, что это невозможно:
а) газ легко сжать, а твердое тело и жидкость очень трудно;
б) Луна движется вокруг Земли по окружности, но не падает на Землю. Луна не отрывается от своей круговой орбиты и не улетает в межзвездное пространство.
№ 38
С точки зрения теории Лукреция об атомах, объясните следующие явления или обоснуйте, что это невозможно:
а) нагретый кусок стали легче изогнуть, чем холодный;
б) все тела при нагревании расширяются.
№ 39
С точки зрения молекулярно-кинетической теории объясните следующие явления или обоснуйте, что это невозможно:
а) стальной шарик свободно проходит через кольцо; шарик нагрели, и он застрял в кольце;
б) если нагреть на спиртовке воду в пробирке, предварительно закрыв пробирку пробкой, то пробка вылетит из пробирки.
№ 40
Говоря о делении вещества на огромное количество очень маленьких частиц, один из персонажей книги «Беседы и математические доказательства», написанной Галилеем в XVII веке, по имени Сальвиати, восклицает:
«Сальвиати. Вспомните о том, что мы имеем дело с бесконечными и неделимыми, постичь которые нашим конечным умом невозможно вследствие огромности одних и малости других. Мы убеждаемся здесь, что человеческая речь не приспособлена для выражения таких понятий».
|
|
|
Согласны ли вы с Сальвиати?
№ 41
В письме к Геродоту «О природе» Эпикур писал: «Вселенная есть тела и пустота! Если бы не было того, что мы именуем пустотой, не было бы и того, в чем тела пребывают и через это двигаются. И кроме этих двух начал нельзя и помыслить ничего».
Почему для Эпикура так важно наличие пустоты? Говорится ли что-либо о пустоте в молекулярно-кинетической теории?
№ 42
С точки зрения теории Лукреция объясните следующие явления или обоснуйте, что это невозможно:
а) в жаркую погоду мокрое белье, повешенное на веревке, высыхает быстро;
б) повозку нельзя затормозить мгновенно: после торможения до остановки она проезжает некоторое расстояние («тормозной путь»).
№ 43
С точки зрения молекулярно-кинетической теории объясните следующие явления или обоснуйте, что это невозможно:
а) если к рычагу подвесить два одинаковых груза, то он будет оставаться в равновесии при условии равенства «плеч»;
б) невозможно отличить воду, полученную путем перегонки морской воды в чистую воду от воды, которая получена при сгорании водорода в кислороде.
|
|
|
№ 44
С точки зрения теории Эпикура объясните следующие явления или обоснуйте, что это невозможно:
а) тело, брошенное под углом к горизонту, летит не по прямой, а описывает криволинейную траекторию (она называется параболой);
б) явление диффузии.
№ 45
С точки зрения теории Демокрита объясните следующие явления или обоснуйте, что это невозможно:
а) сахар быстрее растворяется в горячей воде, чем в холодной;
б) никакое тело нельзя заставить двигаться с беспредельно большой скоростью. Самая большая скорость – это скорость света. Она равна 300000км/сек. Быстрее скорости света двигаться нельзя.
№ 46
Персонаж Сальвиати книги Галилея утверждает:
«Сальвиати. В дереве мы находим продольные волокна и нити, делающие его более прочным, нежели…веревка такой же толщины. Что касается цилиндров из камня или металла, то куда большая связность их частей зависит от другой причины».
С помощью одной из атомистических теорий ответьте на вопрос Сальвиати: почему камень и металл «связные» и сопротивляются разрушению?
№ 47
Сальвиати утверждает:
«Сальвиати. Приходится допустить что-либо связующее, вроде клея, что плотно соединяет частицы, из которых составлено тело. Поговорим сперва о пустоте и покажем на опыте природу и величину её мощи. Возьмем, прежде всего, две пластинки из мрамора, металла или стекла, – плоские, гладкие и тщательно отполированные; положенные одна на другую, они легко передвигаются в стороны (ясное доказательство того, что их не соединяет какое-либо клейкое вещество); но если мы захотим их разделить, держа друг над другом, то проявится такое сопротивление разделению, что верхняя подымет и подтянет нижнюю и долгое время будет удерживать её на весу... Этот опыт ясно доказывает нежелание природы допустить хотя бы на краткий промежуток времени то пустое пространство, которое образовалось бы между пластинками до того момента, как окружающий воздух заполнил бы его».
|
|
|
Проведите опыт Сальвиати. Сравните умозаключение Сальвиати с обоснованием Лукреция из задания № 22. Как вы сами объясняете это явление?
№ 48
В письме к Геродоту «О природе» Эпикур писал: «Атомы движутся непрерывно всю вечность. Одни далеко отходят друг от друга. Другие получают настоящий скачок – когда они приходят в столкновение: они или сами отклоняются, или их накрывают, сплетаясь, другие. Это созидает сама природа пустоты, отделяя каждый атом: ведь она неспособна дать им опору. Также и присущая им плотность вызывает при столкновении отскок – поскольку столкновение допускает ещё выход из сплетения. И начала нет этим движениям, ибо его носители – атом и пустота».
|
|
|
Обсудите в классе, как Эпикур понимает природу пустоты.
№ 49
С точки зрения молекулярно-кинетической теории объясните следующие явления или обоснуйте, что это невозможно:
а) куски пластилина легко слипаются, а куски стекла при комнатной температуре не слипаются;
б) дерево плавает в воде, а железо тонет.
№ 50
С точки зрения теории Демокрита, объясните следующие явления или обоснуйте, что это невозможно:
а) вода может находиться в трех агрегатных состояниях: пар, жидкость, лед;
б) при резкой остановке автобуса пассажир, продолжая двигаться, наклоняется вперед и может даже упасть.
№ 51
С точки зрения теории Лукреция, объясните следующие явления или обоснуйте, что это невозможно:
а) в сообщающихся сосудах жидкость устанавливается на одном уровне;
б) кристаллические тела сохраняют свою форму и объем.
№ 52
Согласны ли вы с таким объяснением причин плавления золота:
«Сальвиати. Я думал, что это можно объяснить тем, что тончайшие частицы огня, проникая в мельчайшие поры металла (через которые благодаря их ничтожной величине не могут проходить более грубые частицы воздуха), заполняют существующие между ними мельчайшие пустоты и освобождают частицы от действия той силы, которая держала их связанными друг с другом... Получив, таким образом, свободу движения, частицы образуют жидкую массу и остаются в таком состоянии, пока между ними находятся частицы огня».
№ 53
Проанализируйте «теорию слышания» Эпикура:
«И слышание также происходит потому, что некоторое истечение доносится от предмета, который звучит, шумит, стучит и прочими способами создает слуховое чувство. Это течение распадается на множество равносложных телец; они сохраняют и некоторую взаимную связь и своеобразное единство с отославшим их телом».
№ 54
Прокомментируйте «теорию обоняния» Эпикура:
«То же надо понимать и для обоняния. Оно, как и слух, не вызывало бы никакого чувства, если бы не было известных телец, отсылаемых вещами и приспособленных для воздействия на этот орган чувств. При этом одни из них воздействуют мятуще и чужеродно, другие – немятуще и согласно».
№ 55
Персонажи книги Галилея «Беседы и математические доказательства», Сальвиати, Сагредо и Симпличио, ведут диалог о том, почему трудно отделить друг от друга две стеклянные пластинки, если одну из них тянуть вниз:
«Сальвиати. Сопротивление образованию пустоты, несомненно, существует между частями твердого тела и является одной из причин их сцепления.
Сагредо. Я не могу уяснить себе, каким образом причиною прилипания друг к другу двух пластинок и их сопротивления разделению – явлений уже существующих – может быть пустота, которой ещё нет и которая должна образоваться.
Симпличио. Природа не стремится творить ничего такого, что сопротивлялось бы её творению. Пустое пространство противится само своему образованию, почему природа и препятствует сделать то, что необходимо влечет за собою образование пустоты».
Сальвиати и Симпличио думают, что стеклянные пластинки слипаются из-за того, что в природе существует сопротивление образованию пустоты. Как это явление объясняется в молекулярно-кинетической теории?
№ 56
Сальвиати, обсуждая проблему связи частиц вещества между собой, производит опыт. Он набирает воду в цилиндр и закрывает цилиндр поршнем с крюком. Затем цилиндр переворачивается, и на крюк цепляется груз. Вода в цилиндре удерживает этот груз в состоянии равновесия.
«Симпличио. Не могу отрицать, что ваше изобретение очень остроумно; но мне думается, что существуют некоторые затруднения, которые делают для меня этот опыт сомнительным. Почему не допустить, что частицы воды могут разделяться и разряжаться, или что воздух, пар или другие легкие субстанции могут проходить через пористое дерево и даже через самое стекло?»
Как вы можете объяснить равновесие груза в опыте Сальвиати?
№ 56
Сагредо размышляет о причинах прочности тел:
«Сагредо. Каково то склеивающее или связывающее вещество, которое, помимо боязни пустоты, держит частицы твердого тела в соединении? Я не могу себе представить, каков должен быть этот клей, не сгорающий в раскаленной печи в течение двух, трех или четырех месяцев и даже десяти или ста; ведь золото, серебро или стекло, находившееся в расплавленном состоянии даже столь долгое время, по охлаждении снова собирают свои части и становятся такими же прочными, как раньше?»
Как вы думаете, что мог бы ответить Сальвиати на сомнения Сагредо, развивая свою гипотезу о сопротивлении пустоте?
№ 57
Сальвиати так объясняет прочность тел:
«Сальвиати. Кто знает, не действуют ли в мельчайших частях также и мельчайшие пустоты, и не они ли держат в связном состоянии части твердого тела? На замечание синьора Сагредо, мне кажется, можно ответить, что хотя эти пустоты имеют ничтожную величину и, следовательно, сопротивление каждой из них легко превозмогаемо, но неисчислимость их количества неисчислимо увеличивает сопротивляемость».
Подумайте, как представляет себе Сальвиати сопротивление мельчайших пустот разрушению тела. Нарисуйте схемы.
№ 58
Попробуйте продолжить мысль Сальвиати:
«Сальвиати. Скажу вам то, что сейчас пришло мне в голову; выдаю это не за окончательную истину, но за домысел, связанный с немалыми затруднениями и требующий исследования. Много раз я наблюдал, как огонь, проникая между частицами того или иного металла, столь крепко связанные между собою, в конце концов, разделял и разъединял их, и как затем по устранению огня частицы возвращались в прежнее состояние связности, причем не замечалось ни малейшего уменьшения количества золота. Я думал, что это можно объяснить тем, что тончайшие частицы огня…»
№ 59
Сальвиати чертит окружности все больших и больших радиусов, проходящих через одну и ту же точку. Затем он доказывает, что окружность бесконечного радиуса уже и не окружность, а прямая. Далее Сальвиати возвращается к атомам.
«Сальвиати. Что скажем мы о таких метаморфозах [превращениях], при переходе от конечного к бесконечному? Когда мы разбиваем твердое тело на многие части и постепенно превращаем его в мельчайший порошок, предполагая, что оно разделяется на бесконечное множество своих атомов, не делимых далее, то почему не можем мы сказать, что такое тело возвратилось бы к состоянию непрерывному, но, быть может, жидкому, как вода или ртуть или другой расплавленный металл?»
Начертите образ превращения твердого тела в жидкость, который создает Сальвиати. Чем отличаются образы Галилея от образов Демокрита и Эпикура?
№ 60
Сагредо размышляет об «идеальном клее», который соединяет частицы твердого тела.
«Сагредо. То же самое затруднение, которое возникает относительно сцепления хотя бы частиц стекла, возникает и относительно сцепления самого склеивающего вещества: какова же причина, благодаря которой его частицы держатся в таком прочном соединении друг с другом?»
Какой логический парадокс (неразрешимая трудность, с необходимостью требующая пересмотра теории) обнаружил Сагредо в своей «теории клея»? Предложи те выход из этой трудности.
№ 61
Пытаясь вообразить атом, Сальвиати мысленно строит многоугольник со ста тысячами сторон.
«Сальвиати. Этот многоугольник, поставленный на одну из своих сторон и приложенный к прямой линии, соприкасается с ней этой стороной, то есть одной стотысячной своей частью; круг, который представляет собой многоугольник с бесконечным числом сторон, соприкасается с прямой также одною из своих сторон, то есть единственной точкой, отличной от других соседних».
В чем отличие образа атома, как точки касания окружности и прямой, от образов Демокрита и Эпикура?
№ 62
Построению Сальвиати (задание № 61) резко возражает Симпличио:
«Симпличио. Таким вещам я не верю и полагаю, что вы сами этому не верите. Ваши рассуждения и доказательства суть чисто математические, отвлеченные и оторванные от всякой ощущаемой материи; я полагаю, что по отношению к физической материи и предметам, встречающимся в природе, выведенные законы не могут иметь приложения».
С кем вы согласны – с Симпличио или с Сальвиати?
Механическое движение
№ 63
1. Обсуждая определение движения, Аристотель в книге «Физика» писал: «Так как природа есть начало движения и изменения, а предметом нашего исследования является природа, то нельзя оставлять невыясненным, что такое движение: ведь незнание движения необходимо влечет за собой незнание природы. Определивши то, что относится к движению, надо попытаться подойти таким же образом и к последующему».
Почему Аристотель такое большое внимание уделяет определению того, что такое движение? Попробуйте предложить собственное определение движения.
2. Скорость звука в воздухе равна 332 м/с. Молния вспыхнула на расстоянии 1 км от наблюдателя. Через какое время наблюдатель услышит гром?
№ 64
1. Пытаясь найти определение движения, Аристотель в книге «Физика» написал: «Движение невозможно без места, пустоты и времени».
Согласны ли вы с этим выводом?
2. Из пункта А вышел пешеход, который движется равномерно со скоростью 1 м/с. Через 4 секунды вдогонку за пешеходом пустился велосипедист со скоростью 2 м/с. На одной и той же координатной плоскости постройте графики пути пешехода и велосипедиста и узнайте, через какое время после своего выхода велосипедист догонит пешехода. Известно, что велосипедист движется равномерно.
№ 65
1. Серёжа Переверзев, ученик 7 класса Харьковской гимназии «ОЧАГ», в 2002 году дал такое определение движения: «Движением я называю преодоление отрезка пути за определенное время».
Согласны ли вы с этим определением движения?
2. Из пункта А выехала грузовая машина и движется равномерно со скоростью 50 км/ч. Через 2 часа из пункта А вдогонку выехал «Мерседес». С какой скоростью должен равномерно двигаться «Мерседес», чтобы догнать грузовую машину через час? Решите задачу, построив на одной координатной плоскости графики пути грузовой машины и «Мерседеса».
№ 66
1. Ксения Утевская, ученица 7 класса Харьковской гимназии «ОЧАГ», в 2002 году дала такое определение движению: «Движением я называю следствие пребывания энергии в данном теле».
Сравните определения движения Ксении и Сережи. Нарисуйте к ним схемы.
2. Из одного и того же пункта А в одном направлении одновременно вышли мотоцикл и грузовик. Мотоцикл движется равномерно со скоростью 20 км/ч, а грузовик движется равномерно со скоростью 40 км/ч. На одной координатной плоскости постройте графики пути мотоцикла и грузовика и определите по графику, через какое время расстояние между ними достигнет 60 км.
№ 67
1.Академик Г.С.Ландсберг в книге «Элементарный учебник физики» в 1948 году дает такое определение: «Механическим движением тела называется изменение с течением времени его положения по отношению к другим телам».
Сравните это определение с определением Сережи и Ксении.
2. Велосипедист, двигаясь равномерно, проехал за 20 мин путь 8 км. Определите скорость велосипедиста в м/с.
№ 68
1. Альберт Эйнштейн писал в 1916 году в книге «О специальной и общей теории относительности (общедоступное изложение)»:
«Если я без долгих размышлений и подробных разъяснений сформулирую задачу механики следующим образом: «механика описывает изменение положения тел в пространстве с течением времени», то я этим приму на свою совесть не один тяжкий грех; в этих грехах я и покаюсь прежде всего».
Как вы думаете, о каких грехах здесь идёт речь?
2. Из пункта А выехал игрушечный поезд, который первые 4 секунды движется равномерно со скоростью 0,25 м/с, затем 2 секунды стоит без движения, затем движется равномерно в том же направлении со скоростью 0,5 м/с. Через 8 секунд из пункта А выбегает мальчик, который, двигаясь равномерно, хочет догнать поезд за 4 секунды. На одной координатной плоскости постройте график пути поезда и мальчика и узнайте, с какой скоростью должен двигаться мальчик.
№ 69
1. В своей книге Эйнштейн критикует обычное в его время определение механики: «Механика описывает изменение положения тел в пространстве с течением времени». Эйнштейн пишет так:
«Неясно, что следует понимать здесь под словами «место» и «пространство». Я стою у окна равномерно движущегося вагона и выпускаю из рук на дорогу камень, не сообщая ему скорости. Тогда я увижу (отвлекаясь от сопротивления воздуха), что камень падает прямолинейно вниз. Прохожий, находящийся вблизи железной дороги и наблюдающий одновременно со мной за падением камня, видит, что камень падает по параболе. Тогда я задаю вопрос: где «в действительности» находятся «места», через которые походит камень при падении, – на прямой линии или на параболе?»
Узнайте, что такое парабола. Нарисуйте схемы мысленного эксперимента Эйнштейна. Какие трудности открывает Эйнштейн в обычном для его времени определении движения?
2. В движущемся вагоне поезда на столе лежит книга. В покое или движении находится книга относительно: а) стола; б) пола вагона; в) рельсов; г) телеграфных столбов; д) встречного поезда; е) поезда, который движется в том же направлении и с той же скоростью, что и тот, в котором находится книга?
№ 70
1. Эйнштейн задает вопрос: если я бросаю из окна равномерно движущегося вагона камень вниз, не сообщая ему скорости, то какую линию опишет камень? Эйнштейн отвечает на этот вопрос так:
«Заменяя понятие «тело отсчета» понятием «система координат», полезным для математического описания, мы можем сказать: камень описывает прямую линию относительно системы координат, жестко связанной с вагоном, и параболу относительно системы координат, жестко связанной с поверхностью земли».
Какую траекторию на самом деле имеет камень в этом опыте: прямую линию или параболу?
2. Какое расстояние проходит Луна, двигаясь по орбите вокруг Земли, за 2 часа?
№ 71
1. Эйнштейн пишет: «Не существует траектории самой по себе, всякая траектория относится к определенному телу отсчета».
В чем странность физического понятия траектории? Проиллюстрируйте эту особенность понятия траектории примерами. Как вы думаете, все ли физические понятия относительны?
2. Велосипедист движется прямолинейно и равномерно. Какова траектория движения точек обода колеса относительно рамы велосипеда? А относительно дороги? Сделайте поясняющие рисунки.
№ 72
1. Эйнштейн замечает: «Полное описание движения может быть дано лишь в том случае, если будет указано, как меняется положение тела со временем; иначе говоря, для каждой точки траектории должен быть указан момент времени, когда тело находится в этой точке».
Согласны ли вы с этим замечанием? Возможно ли момент времени указать длякаждой точки? Ведь этих точек на траектории бесконечно много?
2. Какое расстояние проходит Земля, двигаясь по орбите вокруг Солнца, за 2 часа?
№ 73
1. Размышляя над определением движения («кинесис»), Аристотель вводит понятие возможности («дюнамис»). Так возникает динамика – учение о возможности движения. Под «дюнамис» Аристотель понимал мощность, способность, возможность (например того, что из мальчика выйдет полководец). Аристотель считал, что все, что мы мыслим о движении, есть только возможность, «дюнамис», потенциально присутствующая в нем.
Сравните это понимание движения как возможности с определением Ксении Утевской: «Движением я называю следствие пребывания энергии в данном теле».
2. Трактор за первые 5 мин проехал 600м. Какой путь он проедет за 0,5 ч, двигаясь с той же скоростью?
№ 74
1. Аристотель дает такое определение движения: «Я под движением разумею реальное осуществление того, что является возможным, поскольку оно таково».
Сравните это определение движения с определением, приведенном в учебнике по физике ХХ века (задание № 67).
2. Турист до привала шёл равномерно 3 часа со скоростью 6 км/ч, а после привала он шёл равномерно со скоростью 4 км/ч в течение двух часов. Привал составлял ровно 2 часа. Постройте график зависимости пути от времени и график зависимости скорости от времени.
№ 75
1.Аристотель реальное осуществление возможности двигаться называл энтелехией. Он писал: «Движение есть энтелехия [осуществление замысла], существующая в потенции [возможности], поскольку оно таково».
Почему Аристотель думал, что движение – это развертывание замысла? Что за замысел он имел в виду?
2. Первая космическая скорость, при которой тело становится спутником Земли, равна 7,8 км/с. Вторая космическая скорость, при которой тело навсегда покидает орбиту Земли, равна 11,2 км/с. Третья космическая скорость, при которой тело навсегда покидает Солнечную систему, равна 16, 5 км/с. Выразите эти скорости в км/ч.
№ 76
1. Круговое движение в механике Аристотеля играет ту же роль, что прямолинейное равномерное движение в пустоте в механике Галилея и Ньютона. Аристотель писал так о движении по окружности:
«Целое всегда пребывает в покое и в то же время непрерывно движется. Так как окружность есть мера движений, ей необходимо быть первой (ведь все измеряется первым). Так как окружность первая, она мера всему прочему. Далее: быть равномерным может только одно круговое движение, так как тело, движущееся по прямой, неравномерно движется в начале и в конце, ибо все движется быстрее, по мере того как удаляется от состояния покоя; только у кругового движения нет ни начала, ни конца в нем самом».
Почему Аристотель не мог себе вообразить равномерного прямолинейного движения?
2. Из пункта А до пункта В путь, равный 2700 км, самолет пролетел за 1 час. Обратный путь он летел со скоростью 715 м/с. В каком направлении скорость самолета была больше?
№ 77
1. Размышляя о природе движения, Аристотель отрицал возможность движения в абсолютной пустоте. Если движение в пустоте возможно, то «никто не сможет сказать, почему тело, приведенное в движение, где-нибудь остановится, ибо почему оно скорее остановится здесь, а не там? Следовательно, ему необходимо или покоиться, или бесконечно двигаться, если только не помешает что-нибудь более сильное». Но бесконечное движение Аристотель считал абсурдом. Поэтому движение в пустоте невозможно, а, значит, невозможна и сама пустота.
Почему Аристотель не мог представить себе идею бесконечного равномерного движения в пустоте и считал её абсурдной?
2. Скорость зайца 15м/с, а скорость дельфина 72 км/ч. Кто из них движется быстрее?
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 427; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!