Всесвіт – це
вся доступна для спостереження частина матеріального світу.
|
Структурні
рівні Всесвіту
|
||
|
Мікросвіт
|
Макросвіт
|
Мегасвіт
|
|
Світ молекул, атомів та їхніх складників
|
Світ речовин, живих істот, макротіл
|
Світ планет, зір, зоряних
скупчень – галактик
|
|
Розмір 10–18–10–10 м
Маса не більше 10–10 кг
|
Розмір 10–10–107 м
Маса 10–10–1020 кг
|
Розмір понад 107 м
Маса понад 1020 кг
|
Проблемне питання
• Які об’єкти мікросвіту, макросвіту, мегасвіту вам відомі?
Кожний структурний рівень Всесвіту описується власною фізичною теорією.
Рух і взаємодію об’єктів мікросвіту насамперед описує квантова механіка. У макросвіті панує класична механіка, в основу якої покладено закони механіки Ньютона.
Мегасвіт – це передусім об’єкт релятивістської
механіки, яка базується на теорії відносності А. Ейнштейна.
Проблемне питання
• Чи можна застосувати закони механіки Ньютона для описання руху
мікрочастинок?
Класична механіка Ньютона справджується тільки для описання руху тіл зі
швидкістю, яка набагато менша від швидкості поширення світла. Рух тіл,
швидкість яких є порівнянною зі швидкістю світла (наприклад, рух віддалених галактик),
описує спеціальна теорія відносності.
Кожна фізична
теорія має межі застосування. З появою нових знань створюється
нова теорія, яка зазвичай містить попередню теорію як складову.
2. Фундаментальні
взаємодії у Всесвіті
Проблемне питання
• Завдяки якій взаємодії утримуються нуклони в ядрі? електрони в атомі?
атоми в молекулі? молекули в речовині? людина біля планети? планета біля Сонця?
На сьогодні в науці розрізняють чотири
фундаментальні взаємодії: гравітаційну, електромагнітну, сильну, слабку.
|
Фундаментальні
взаємодії в природі
|
|||
|
Гравітаційна
|
Електромагнітна
|
Сильна
|
Слабка
|
|
Будь-які матеріальні
об’єкти у Всесвіті притягуються один до одного
|
Електрична
взаємодія заряджених тіл і частинок; магнітне притягання та відштовхування
рухомих заряджених частинок і намагнічених тіл
|
Взаємне
притягання нуклонів усередині ядра незалежно від їхнього заряду
|
«Відповідає» за
β-розпад атомних ядер
|
|
Виявляється на
будь-яких відстанях
|
Виявляється
на будь-яких відстанях
|
Виявляється на
відстанях порядку 10–15 м (розмір нуклона)
|
Виявляється на
відстанях порядку 10–18 м
|
|
Утворення та існування
планет, зіркових планетних систем, галактик тощо
|
Утворення та
існування атомів, молекул, фізичних тіл; утворення радіосигналів, нервових
імпульсів тощо
|
Існування та
стійкість атомних ядер
|
Повільні розпади
частинок
|
|
Світіння зір
|
|||
3. Фундаментальний
характер законів збереження в природі
Всесвіт існує в просторі та часі, властивостями яких пояснюється існування фундаментальних законів збереження (закон
збереження і перетворення енергії, закон збереження імпульсу, закон збереження
електричного заряду).
Даним законам
підкоряються об’єкти макро-,
мікро- та мегасвіту; ці закони справджуються під час
будь-якої взаємодії.
4. Прояви
закону збереження і перетворення енергії
Закон збереження і перетворення енергії свідчить, що енергія нікуди не зникає, нізвідки не виникає, вона лише передається
від одного тіла до іншого, перетворюється з одного виду на інший.
Проблемне питання
• Які види енергії ви знаєте?
|
Види енергії в природі
|
||||||
|
Механічна
|
Внутрішня
|
Електромагнітна
|
||||
|
теплова
|
хімічна
|
ядерна
|
елек-трична
|
магнітна
|
випро-
міню-
вання
|
|
|
Енергія руху та взаємодії тіл або частин тіла
|
Енергія хаотичного руху та взаємодії частинок речовини
|
Енергія хімічних зв’язків
|
Енергія, «схована» в ядрах атомів
|
Енергія електрич-ного струму
|
Енергія постійних магнітів і електромагнітів
|
Енергія електромагнітних хвиль
|
Проблемне питання
• Опишіть перетворення сонячної енергії в природі (а); техніці (б).
В природі:
Ядерна енергія, яка
вивільняється на Сонці в ході термоядерної реакції, перетворюється на енергію випромінювання.
Потрапляючи на зелене листя рослин, ця енергія поглинається хлорофілом і
перетворюється на хімічну енергію
поживних речовин.
Споживаючи хімічну енергію, збережену рослинами (їжу), організм людини
перетворює її на хімічну енергію клітин.
Хімічна енергія, запасена, наприклад, у м’язах людини, перетворюється на механічну енергію (кінетичну енергію
руху).
• Опишіть «рух» енергії під час роботи гідроелектростанції.
Гребля перегородила річку – утворилося водосховище, рівень води в якому
вищий за рівень у річищі за греблею, тому вода у водосховищі має потенціальну
енергією.
Падаючи з висоти, вода втрачає потенціальну енергію, але набуває
кінетичної.
Потрапляючи на лопаті турбіни, вода віддає їй свою кінетичну енергію, і
турбіна отримує кінетичну енергію обертання.
Турбіна обертає ротор електричного генератора, в якому механічна енергія
обертання перетворюється на електричну енергію.
Проводами електрична енергія доходить до електролампи у вашій оселі і в ній
перетворюється на світлову й теплову.
У ході кожного із процесів частина енергії перетворюється на внутрішню (нагрівання
води, підшипників турбіни та генератора, проводів тощо).
У кожному з наведених ланцюжків енергія перетворюється з одного виду на
інший, проте загальна кількість енергії залишається незмінною (енергія
зберігається). Якщо ми додамо всі значення, які відповідають різним видам
енергії, то сума завжди буде однаковою.
Немає коментарів:
Дописати коментар