Контрольная работа по дисциплине "Концепция естественного естествознания"

Министерство  обраавания  науки Российской Федерации  Федеральное государственное бюджетное  образовательное  учерждение высшего

профессионального образования

"Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г.Разумовского"

Филиал ФГБОУ ВПО "МГУТУ им.К.Г. Разумовского в г.Мелеузе (Республика Башкортостан)

Контрольная работа

По дисциплине:  Концепции    современного                                естествознания                                                                  

    Вариант №9

                                                                     Выполнила:

                                                                                      Студентка 1 курса

                                                                                      Исмагилова Олеся М.

                                                                                      Института :Экономика

                                                                                      Специальность:БУ

                                                                                      Шифр:080100(2)

                                                                                      Работа сдана на проверку

                                                                                      Преподаватель:                                                                                                              

                                                                     Оценка

ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина «Концепции современного естествознания» (КСЕ) была включена в программы гуманитарных направлений и специальностей высшего образования в 1994/95 учебном году. В начале 90-х годов наметилось значительное ослабление естественнонаучного компонента в системе подготовки студентов-гуманитариев. С другой стороны, проникновение рационального подхода, характерного для естественных наук, в гуманитарные области науки привело к необходимости ознакомления студентов гуманитарных направлений с современной естественно-научной картиной мира. В этих условиях введение новой дисциплины, формирующей основы научного мировоззрения, было весьма своевременно. Основное назначение КСЕ – повышение общекультурного статуса и уровня эрудиции в области современного естествознания, а также достижение высокого и устойчивого уровня профессионализма через фундаментализацию естественнонаучного образования. Ознакомление студентов с концептуальным фундаментом естествознания является насущным требованием времени. Это связано с переходом на качественно новый уровень подготовки специалистов. Сегодня специалист должен быть

не только профессионалом в своей области, но и, прежде всего, лидером, обладающим устойчивыми жизненными ориентирами. В свою очередь жизненные установки и ориентиры зависят от общего культурного уровня

человека, который формируется в процессе его воспитания и образования. Одним из показателей такого общекультурного уровня всегда считалось научное мировоззрение. Таким образом, одной из целей курса «Концепции современного естествознания» является повышение общего культурного и

образовательного уровня будущих специалистов.

Задание 4. Назовите  виды  фундаментальных  взаимодействий.  В  чем проявляется  универсальность  фундаментальных  взаимодействий.  Дайте характеристику фундаментальных взаимодействий, заполните таблицу. В каких  процессах  играют  определяющую  роль  фундаментальные взаимодействия?

   ^{Фундаментальные воздействия, играют определяющую роль в структуре физических норм. Из них формируются фундаментальные безразмерные постоянные единой теорией взаимодействия. Эти и некоторые другие константы, также размерность пронства N определяют структуру Вселенной  и ее свойства.}

^{Задание 5. а). Дайте краткую характеристику солнечной системы. Заполните таблицу.}

^{Солнце представляет собой звезду среднего размера, его радиус около 700 тыс. км. Возраст Солнца оценивается примерно в 5 млрд лет. Считается, что звезды первого поколения имеют возраст на 8—10 млрд лет больше. В Галактике существуют также молодые звезды, которым всего от 100 тыс. до 100 млн лет. Солнечная система обращается вокруг центра Галактики со скоростью около 220 км/с. Солнце овершает один оборот вокруг центра Галактики за 250 млн лет. Этот период называют галактическим годом. Источником солнечной энергии являются термоядерные реакции превращения водорода в гелий, которые происходят в недрах. В Солнечной системе насчитывают девять планет, которые расположены в следующем порядке от Солнца: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Между Марсом и Юпитером находится кольцо астероидов, которые также движутся вокруг Солнца.}

^{Итак - В состав Солнечной системы входит Солнце, девять больших планет, около 50 их спутников, более 100 000 астероидов, около 1011 комет, а также бесчисленное множество более мелких объектов.}

^{* Кроме крупных спутников обнаружены еще несколько более мелких объектов, вращающихся вокруг планеты.}

^{6/ В чем сущность закона всемирного тяготения? Почему этот закон называется всемирным? Определите скорость вращения планеты вокруг солнца, считая, что она движется по окружности.}

^{Закон всемирного тяготения 
Этот главный для астрономии закон выведен И.Ньютоном в 1687 г. опытным путем (и, насколько мне известно, до сих пор не подтвержден теоретически). Закон утверждает, что два точечных тела с массами m_{1 и m2 притягивают друг друга с силой}}    

_{^{F = G*m1*m2/r2            (1)}}

_{^{где r - расстояние между телами, а G - гравитационная постоянная. Ускорение, которое испытывает тело m2, находящееся на расстоянии r от данного тела m1, равно:}}    

_{^{a2 = F/m2 = G*m1/r2          (2)}}

_{^{Закон справедлив и для протяженных тел со сферически-симметричным распределением массы, при этом r - расстояние между центрами симметрии тел. Для несферических тел закон соблюдается приближенно, причем тем точнее, чем больше расстояние между телами (между их центрами масс) по отношению к размерам тел.}}

_{^{Все это всем известно еще со школы, и, казалось бы, без математических выкладок добавить больше нечего. Однако это не так.}}

_{^{Согласно (1), сила притяжения пропорциональна массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния. Но масса пропорциональна кубу линейного размера тела. Это означает, что если размеры тел и расстояния между ними (при сохранении их плотностей) пропорционально увеличить, например, в 10 раз, то их массы возрастут в 1000 раз, а квадрат расстояния - только в 100, поэтому сила притяжения увеличится в 10 раз! То есть при увеличении масштаба масса растет на порядок быстрее, чем квадрат расстояния! Из-за ничтожного значения гравитационной постоянной силы притяжения между отдельными предметами на поверхности Земли крайне малы по сравнению с силой притяжения самой Земли, но уже в межпланетных масштабах (сотни миллионов километров) увеличение масс компенсирует G и гравитация становится главной силой.}}

_{^{При уменьшении масштабов проявляется обратный эффект, хоть это уже из биологии. Если, к примеру, уменьшить человека до размеров муравья, т.е. примерно в 100 раз, то его масса уменьшится в 1 000 000 раз. А поскольку сила мышц примерно пропорциональна их поперечному сечению, т.е. квадрату линейного размера, то она уменьшится только в 10 000 раз, т.е. будет 100-кратный выигрыш в силе! Нетрудно догадаться, что фактически насекомые обитают в условиях сильно пониженной по сравнению с более крупными животными гравитации. Поэтому вопрос о том, какой вес смог бы поднять муравей, если бы был размером со слона, просто не имеет смысла. Строение тела насекомых и вообще всех мелких животных оптимально именно для пониженного тяготения, и ноги у муравья просто не выдержат веса тела, не говоря уже о каком-то дополнительном грузе. Так сила тяжести накладывает ограничения на размеры наземных животных, и самые крупные из них (например, динозавры), по-видимому, существенную часть времени проводили в воде.}}

_{^{Летательные способности в животном мире также ограничены массой тела. Не только сила мышц, но и площадь крыльев растет пропорционально квадрату линейных размеров, т.е. для при некоторой предельной массе тела полеты становятся невозможными. Эта критическая масса составляет примерно 15-20 кг, что соответствует весу самых тяжелых из земных птиц. Поэтому очень сомнительно, что древние гиганские ящеры действительно могли летать; скорее всего, их крылья позволяли им только планировать с дерева на дерево.}}

_{^{Определите скорость вращения планеты вокруг Солнца, считая что она движется по окружности.}}

_{^{например, скорость Урана}}

_{^{Для определения скорости Вам надо знать радиус орбиты (R) и период обращения(T) (если знаете что-то одно, радиус или период, вторая величина вычисляется из отношения радиусов и периодов, используя данные Луны или земли). Дальше}}

_{^{V= 2x(Pi)xR/T=6,81 км/с}}

_{^{Задание 5.9}}

_{^{Астрономические знаки :}}

_{^{Солнце ;Меркурий ; Венера ; Земля ; Марс ; Юпитер ;}}

_{^{Сатурн ; Уран ; Нептун ; Плутон .}}

_{^{Задание 6.9. Световое  давление,  испытываемое  зеркальной  поверхностью  площадью  I  см2,  равно  10      Па.  Найти  длину  волны  монохроматического света, если ежесекундно падают 5 -1012 фотонов.}}

_{^{Дано: Си:}}

_{^{S= 1 см2 1 × 10 -4м2}}

_{^{P=10 Па}}

_{^{T= 1с}}

_{^{N=5 × 10 12 фотонов}}

_{^{Найти: λ .}}

_{^{Решение: световое давление на зеркальную поверхность  р=}}

_{^{Где Е – N  – полная энергия излучения на поверхности S за время t.}}

_{^{Поскольку ho=  , получаем p=    =  , отсюда λ=.}}

_{^{Вычисляем:}}

_{^{h= 6,63 ×10-34 Джс}}

_{^{s= 10-4 м2}}

_{^{λ=  = 6,63 × 10 -18}}

_{^{-18 м}}

_{^{Ответ: λ= 6,63 × 10 -18 м.}}

_{^{Задание7 .9.  Средняя   кинетическая   энергия   электрона   в   невозбужденном}}  

_{^{атоме водорода 13,6 эВ. Используя соотношения неопределенностей,}}

_{^{найти наименьшую погрешность, с которой можно вычислить координату}}

_{^{электрона в атоме.}}

_^Дано:

_{^{Е ср. кин. = 13,6 эВ}}

_{^{Найти: ∆ x, ∆ y. ∆ Z.}}

_{^{Решение:1) Из соотношения между средней кинетичсекой энергией и среднеквадратическим импульсом Pср. кв.}}

_{^{Е ср. кин. =  , получим Р ср. кв. =}}

_{^{Где me – масса электрона.}}

_{^{2) Понятие, что неопределенность компонент импульса ∆ Р х, ∆Р у, ∆Р z  имеет порядок среднеквадратического импульса и применив соотношение неопределенностей}}

_{^{∆х  ∆ Рх  ≥ h}}

_{^{∆ y ∆ Py ≥ h}}

_{^{∆ z ∆P z ≥ h}}

_{^{Получим наименьшую погрешность в определении координат:}}

_{^{∆х = ∆ y= ∆ z =}}

_{^{Вычисляем: h = 6,63 ×10-34 Дж с}}

_{^{Me = 9,1 × 10-31}}

_{^{Е ср. кин. = 13,6 ×1,6×1019 Дж = 21,76 ×10-19 Дж}}

_{^{∆х = =  =  =}}

_{^{= 0,33×10-9 м = 3,3×10-10 м}}

_{^{Ответ: ∆х = ∆ y= ∆ z = 3,3×10-10 м}}

_{^{Задание 12.9 Какие химические элементы, являются самыми главными для  жизни  и  почему?  Поясните.  Напишите  о  значении  для  организмов  каждого химического элемента.  
Фосфор, азот ,калий ,сера ,углерод , кислород.}}

_^Ответ:

_{^{Наиболее важными для жизни являются углерод, азот и кислород.}}

_{^{Углерод. От латинского «carboneum». Существует в свободном виде в двух формах - графит и алмаз. Углерод является одним из важнейших элементов в природе. Его соединения составляют основу флоры и фауны, а сам химический элемент участвует в образовании углеводов, жиров, белков и нуклеиновых кислот.}}

_{^{Круговорот углерода в биосфере начинается с фиксации атмосферного углекислого газа в процессе фотосинтеза растениями и некоторыми микроорганизмами. Часть поглощённого углерода расходуется при дыхании растений, а часть потребляется животными, которые тоже выделяют . Погибшие растения и животные разлагаются, углерод их тканей окисляется и в виде диоксида поступает в атмосферу. При отсутствии кислорода, в процессе разложения мёртвых организмов образуются нефть, торф и каменный уголь. Они используются человеком для получения энергии, а выделившийся диоксид углерода возвращается в атмосферу.}}

_{^{Подобный круговорот углерода присутствует и в гидросфере. Только часть углерода, образованная и захороненная в литосфере, становится элементом горных пород, а попавшая в водоёмы - участвует в образовании карбонатных пород (известняков, доломитов).}}

_{^{До активного вмешательства человека в естественные экосистемы и их резкого сокращения, равновесие между связыванием и высвобождением углерода поддерживалось на планете с большой точностью. Сейчас же оно приводит к разбалансировке углеродного цикла, а значит и к снижению стабильности концентрации ряда других химических веществ. Помимо природного, особое место в круговороте углерода наших дней приобретает массовое сжигание органических веществ с постепенным возрастанием содержания в атмосфере, и как следствие - возникновение «парникового эффекта» с вероятным резким изменением климата.}}

_{^{Азот. Название «азот» происходит от греческого слова «azoos» - безжизненный, по-латыни Азот - один из самых распространенных элементов на Земле, причем основная его масса сосредоточена в свободном состоянии в атмосфере. В воздухе свободный азот (в виде молекул N2) составляет 78,09% от общего объёма. Круговорот этого элемента в природе - один из наиболее сложных, и в то же время - он практически идеален. Ведь биогеохимический цикл азота включает в себя несколько основных этапов:}}

_{^{- фиксация азота из воздуха живыми организмами (бактериями и водорослями), обогащающими почву азотом при минерализации;}}

_{^{- поглощение азота корнями растений и транспортировка его в листья со стеблями, где в процессе биосинтеза строятся белки;}}

_{^{- использование растительных белков в качестве питания животными;}}

_{^{- разложение животных останков с выделением аммиака, используемого бактериями, и образование нитратов, частично восстанавливаемых до элементарного азота, возвращаемого в атмосферу.}}

_{^{Кислород. Назван переводом с латинского слова «oxygenium». При нормальных условиях - газ без цвета и запаха. Вместе с азотом и незначительным количеством других газов свободный кислород образует атмосферу Земли (23, 15% по массе или 20,95% по объёму, всего кг). В гидросфере содержится кг растворённого кислорода (то есть 1% атмосферного). Велики также запасы связанного кислорода: 58% атомов в земной коре - это атомы связанного кислорода.}}

_{^{Практически весь свободный кислород планеты возник и сохраняется в результате фотосинтеза. Фотосинтезом же, (от греческих слов «фотос» - свет и «синтез - соединение), называют процесс создания растениями органических молекул из неорганических за счёт энергии солнечного света. Происходит он из-за наличия в растениях хлоропластов, содержащих хлорофилл - вещество, которому своим существованием обязано всё живое на Земле. Ведь за исключением редчайших анаэробных бактерий, кислород при дыхании использует каждый организм, а следовательно - для живого он имеет первостепенное значение и является самым важным химическим элементом.}}

_{^{Кислород - сильнейший окислитель (кислород - «рождающий кислоту»). Практически все реакции с участием кислорода - реакции окисления, в результате которых образуются вещества - оксиды. И в живом мире, попадая в организм через дыхание, кислород вступает в реакцию с углеродом и выводит отходы дыхания в виде молекул , способствуя росту и развитию клетки.}}

_{^{Прочие химические элементы, хотя и не имеют столь ярко выраженного для жизни значения, тем не менее - тоже необходимы в его физиологических процессах.}}

_{^{Калий. Серебристо-белый метал, название которого происходит от латинского «kali-um». По распространённости в земной коре калий занимает седьмое место (порядка 2,5% по массе). В свободном состоянии в природе не встречается, а представлен минералами, солями и силикатами.}}

_{^{Наиболее важное значение для жизни калий имеет в виде калийных удобрений. Они существенно увеличивают способность растений к фотосинтезу, особенно для сахаристых культур. К калийным удобрениям относятся природные соли калия: сильвин, сильвинит, каинит, а также продукты их переработки: поташ, сульфат и другие химические вещества. Кроме того - калий способствует быстрейшему оттоку органических веществ от листьев к корням.}}

_{^{Фосфор - важнейший элемент, входящий в состав белков, нуклеиновых кислот, костной ткани. Соединения фосфора принимают участие в обмене энергии (аденозинтрифосфорная кислота и креатинфосфат являются аккумуляторами энергии), с их превращениями связаны мышечная и умственная деятельность, жизнеобеспечение организма. Фосфор влияет на деятельность сердца и почек.}}

_{^{Потребность взрослого в фосфоре - 1200 мг/сут (1,2 г). Для правильного питания важно не только абсолютное количество фосфора, но и соотношение его с кальцием (2:3). При избытке фосфора может происходить выведение кальция из костей, при избытке кальция - развиваться мочекаменая болезнь.}}

_{^{Относительно много фосфора находится в рыбе, хлебе, мясе, молоке и сыре. Еще больше фосфора находится в фасоли, горохе, овсяной, перловой и ячневой крупах, а также в ягодных культурах, орехах, петрушке, капусте, моркови, чесноке, шпинате.}}

_{^{СЕРА, S (sulfur), неметаллический химический элемент, член семейства халькогенов (O, S, Se, Te и Po) – VI группы периодической системы элементов. Cера, как и многие ее применения, известны с далекой древности. А.Лавуазье утверждал, что сера – это элемент. Сера жизненно необходима для роста растений и животных, она входит в состав живых организмов и продуктов их разложения, ее много, например, в яйцах, капусте, хрене, чесноке, горчице, луке, волосах, шерсти и т.д. Она присутствует также в углях и нефти.}}

_{^{Задание 13.  Постройте  схему  из  следующих  понятий:  1)  клетка;  2)  вид;  3) молекула;  4)  органы,  ткани;  5)  биосфера;  6)  целостный  организм;  7) биоценоз.  Объясните  последовательность  схемы.  Укажите,  где  проходит}}

_{^{граница между живым и неживым. Укажите основные признаки живого.}}

_^Ответ.

_^Схема:

_{^{Молекула клетка органы, ткани целостный организм вид биоценоз биосфера.}}

_{^{Методика построения последовательности:}}

_{^{Молекула - наименьшая частица вещества, которая может обладать его свойствами.}}

_{^{Клетка - основная структурно-функциональная и генетическая единица живого организма. Клетка является наименьшей единицей живого и в биологической цепочке стоит на следующей после молекулы ступени, так как формируется непосредственно из молекул или молекулярных соединений.}}

_{^{Орган, ткань - надклеточного уровня образование, состоящее из объединённых по функционально-типовому признаку клеток, формирующее своей совокупностью организм и служащее для выполнения в нём определённой функции.}}

_{^{Целостный организм - открытая, самообновляемая, саморегулируемая, самовоспроизводящаяся система, построенная из тканей и органов и проходящая путь необратимого развития.}}

_{^{Вид - естественное объединение живых организмов по сходным признакам.}}

_{^{Биоценоз - понятие, объединяющее уже всех животных, растения и микроорганизмы, обитающие в относительно однородном жизненном пространстве (биотопе).}}

_{^{Биосфера - оболочка Земли, содержащая в себе полную совокупность живых организмов и часть вещества планеты, находящуюся в непрерывном обмене с данными организмами. Под биосферой В. И. Вернадский подразумевал «область существования живого вещества», включающую околоземную (до озонового слоя) область атмосферы, гидросферу до максимальной глубины и литосферу (до глубины 2-3 километра).}}

_{^{Таким образом, граница живого и неживого проходит на уровне молекула клетка, ведь именно органические (неживые) молекулярные соединения являются основой, строительным веществом для клеток живого организма. Доказательством данному утверждению могут служить опыты в области исследования возникновения «живого из неживого»:}}

_{^{Американский биохимик С. Миллер после ряда экспериментов в 1953 году смоделировал условия, схожие с существовавшими на первобытной Земле. Он создал оснащённую источником энергии установку, где удалось синтезировать многие играющие важную биологическую роль соединения. Опыты Миллера продемонстрировали, как под воздействием излучений такие органические вещества могут образовываться в самых разнообразных, содержащих азот, углекислый газ, водород, аммиак, воду, синильную кислоту или метан смесях.}}

_{^{А.И. Опарин же, рассматривая проблему возникновения жизни путём биохимической эволюции, выделяет следующие этапы предположительного перехода от неживой материи к живой:}}

_{^{- синтез исходных органических соединений из неорганических веществ в условиях первичной атмосферы первобытной планеты;}}

_{^{- формирование в первичных водоёмах из скопившихся там органических соединений биоплоимеров, углеводородов и липидов.}}

_{^{- самоорганизация сложных органических соединений. Возникновение и эволюционное совершенствование на их основе процессов обмена веществом с воспроизводством органических структур, завершившееся образованием простейшей клетки.}}

_{^{Теория А.И. Опарина послужила началом физико-химического моделирования процесса образования молекул аминокислот, углеводородов и нуклеиновых оснований в первичной атмосфере Земли.}}

_{^{А с точки зрения академика В.И. Вернадского, живое и неживое вещество биосферы тесно связаны между собой биогеохимическими циклами. Само же учение Вернадского о биосфере представляет систему взглядов на планетарное и космическое значение жизни, взаимосвязь и взаимодействие живой и неживой природы.}}

_{^{Так, с позиции учёного: биогеохимический цикл - процесс обмена энергией и веществом между компонентами биосферы, имеющий циклический характер и обусловленный жизнедеятельностью поглощающих из внешней среды одни вещества и выделяющих в неё другие живых организмов.}}

_{^{Основным энергетическим источником и катализатором подобных циклов является солнечное излучение в видимой части спектра. Оно используется зелёными растениями для создания в процессе фотосинтеза органических веществ, которые обеспечивают энергией и пищей все остальные организмы.}}

_{^{Живое вещество представлено среди общего вещества биосферы лишь ничтожной долей - порядка 0,25%. Однако, благодаря происходящему в живых организмах обмену веществ, в биогеохимических процессах именно ему принадлежит основная роль. Ведь наличием живых организмов обусловлены, как формирование почвенного покрова литосферы, так и химический состав атмосферы с гидросферой.}}

_{^{Живое вещество является самой мощной и активной в геологическом плане субстанцией нашей планеты, способной произвести громадную по последствиям и масштабам геохимическую работу, которая заключается в его функциях:}}

_{^{- Энергетическая. Проявляется в усвоении живым веществом солнечной энергии и передаче её по пищевой (трофической) цепи;}}

_{^{- Газовая. Способствует сохранению и поддержанию современного состава атмосферы, а заключается в поглощении и выделении кислорода, углекислого газа с некоторыми другими газообразными веществами (сероводород, метан);}}

_{^{- Концентрационная. Реализуется путём извлечения и избирательного накопления организмами химических элементов окружающей среды (азот, кремний, кальций, магний и прочие), благодаря которому образовались залежи полезных ископаемых;}}

_{^{- Окислительно-восстановительная. Проявляется в реакциях, лежащих у основы любого вида биологического обмена веществ. К примеру, восстановление диоксида углерода из углеводов в ходе фотосинтеза и их окисление до диоксида углерода при дыхании;}}

_{^{- Репродуктивная. Универсальная функция на основе процесса деления клеток, благодаря которой жизнь на Земле не прекращается. Существует в двух основных формах: бесполое и половое размножение;}}