Великие открытия в математике и физике

1. Великие открытияв математикеифизике Творческая работа ученика 7 класса школы при Посольстве в Великобритании Захарова Яна Учитель физики Щербаков А.А., Учитель физики и математики Щербакова В.Б.

2. Введение Что такое физика? Физика — это наука о материи, ее свойствах и движении. Она является одной из наиболее древних научных дисциплин, и первые дошедшие до нас работы восходят к временам Древней Греции. Физика – экспериментальная наука. Физические законы, объясняющие явления природы, либо основаны на опытах, либо подтверждаются опытным путём. Что такое математика? Это наука о структурах, порядке и отношениях, которая исторически сложилась на основе операций подсчёта, измерения и описания форм реальных объектов

3. Архимед (др.-греч. Αρχιμήδης — 287 до н. э. — 212 до н. э.) • — древнегреческий математик, механик и инженер из Сиракуз. Отцом его был астроном Фидий, который привил сыну с детства любовь к математике, механике и астрономии. • Родом из Сиракуз (Сицилия). В основополагающих трудах по статике и гидростатике (закон Архимеда) дал образцы применения математики в естествознании и технике. Автор многих изобретений (архимедов винт, определение состава сплавов взвешиванием в воде, системы для поднятия больших тяжестей, военные метательные машины и др.). • Организатор инженерной обороны Сиракуз против римлян

4. Великий экспериментатор • История с короной царя Герона прославила Архимеда не только как великого экспериментатора, но и как первого известного криминалиста. В легенде об открытии Архимедом закона плавающих тел говорится, что однажды царь Герон, тот самый, что правил Сиракузами, получив от мастеров – ювелиров заказанную им золотую корону, усомнился в их честности. Ему показалось, что они утаили часть золота, заменив его серебром. • Герон вызвал к себе Архимеда и поручил ему определить, есть ли в золоте примеси серебра. Архимед 2200 лет назад не знал, что такое плотность. Он искал пути решения. Просветление, как говорят, пришло в бане. Намылившись золой, Архимед решил погрузиться в ванну. Вода поднималась по мере того, как Архимед погружался в воду. Его заинтересовало это явление. Он привстал – уровень воды опустился, он снова сел – вода поднялась Эврика! . “Эврика! Эврика! Я нашел!” Архимед понял, что задача царя разрешима.

5. Закон Архимеда • Законы плавания тел, открытые Архимедом, прославили его на тысячелетия… • На тело, погруженное в жидкость или газ, действует сила, прямо пропорциональная объёму тела и плотности жидкости (газа) • Формулывыталкивающей силы (силы Архимеда):Fa=ρgV

6. Открытия Архимеда • Подъём предметов с помощью Архимедова винта • Архимед является и первым теоретиком механики. Архимед прославился многими механическими конструкциями. Рычаг был известен и до Архимеда, но лишь Архимед изложил его полную теорию и успешно её применял на практике. Ему приписывают гордую фразу: "Дай мне, где стать, и я сдвину Землю".  Изображение Архимеда на медали Филдса

7. Архимед- математик В сочинении "Параболы квадратуры" Архимед обосновал метод расчета площади параболического сегмента, причем сделал это за две тысячи лет до открытия интегрального исчисления. В труде "Об измерении круга" Архимед впервые вычислил число "пи" - отношение длины окружности к диаметру - и доказал, что оно одинаково для любого круга. Архимед доказал, что площадь сегмента параболы, отсекаемого от неё прямой, составляет 4/3 от площади вписанного в этот сегмент треугольника (см. рисунок). Для доказательства Архимед подсчитал сумму бесконечного ряда:

8. Евклид Древнегреческий математик (III века до н.э.) работал в Александрии и написал несколько трудов, которые стали основой для образования и использовались около 2200 лет Главный труд Евклида - "Начала" (по-другому "Элементы"). Все книги Евклида основываются на аксиомах - утверждениях, не требующих доказательств. Например, аксиома о точке. Вот ее формулировка: "Точка есть то, что не имеет частей и не имеет величины". "Начала" Евклида, законченные около 325 года до н. э., оказали значительное влияние на развитие математики вплоть до 19 века. Труд был построен на основе аксиом, постулатов и определений Пожалуй, самым главным и широко изучаемым постулатом является пятый (одиннадцатая аксиома). Вот его формулировка: "Если дана прямая и точка не лежащая на ней, то можно провести только одну прямую, проходящую через точку и не пересекающуюся с данной прямой".

9. Пифагор Теорема Пифагора: квадрат гипотенузы прямоугольного треугольника равняется сумме квадратов катетов — одна из основополагающих теорем евклидовой геометрии, устанавливающая соотношение между сторонами прямоугольного треугольника.

10. Исаа́к Нью́тон Исаак Ньютон (1643-1727) — английский математик, механик, астроном и физик, создатель классической механики, член (1672) и президент (с 1703) Лондонского королевского общества.  В исследовании «Исаак Ньютон» ученый Майкл Уайт приводит рассказ Уильяма Стакили, современника и биографа Ньютона, записанный в 1726 году, о том, что на мысль о законе всемирного притяжения Ньютона, «когда он сидел в задумчивости», навело «случайное падение яблока». Вот другая выдержка, тоже из сочинения современника Ньютона и ученого Генри: «Сидя один в саду, он (Ньютон) задумался о силе тяготения». Как видите, толчком к его прозрению послужило не яблоко либо какой-нибудь иной плод.

11. Законы механики Нью́тона 1. Если какую-либо материальную частицу или тело попросту не трогать, оно будет продолжать прямолинейно двигаться с неизменной скоростью само по себе или находиться в покое. Если первый закон Ньютона помогает нам объяснить поведение тела в отсутствии действия внешних сил, то второй закон описывает, что происходит с физическим телом под их воздействием. 2. Чем больше сумма приложенных к телу внешних сил и чем меньше масса тела, тем большее ускорение приобретает тело. 3. Если тело А воздействует с некоторой силой на тело В, то тело В также воздействует на тело А с равной по величине и противоположной по направлению силой.

12. F — сила, m — масса, а — ускорение. Достаточно знать величину и направление всех сил, действующих в механической системе, и массу материальных тел, из которых она состоит, и можно с исчерпывающей точностью рассчитать ее поведение во времени. Именно второй закон Ньютона придает всей классической механике ее особую прелесть 

13. Закон всемирного тяготения Два тела во Вселенной притягиваются с силой прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между телами

14. Вильгельм Конрад Рентген • Родился 17 марта 1845 г. в Германии. С 1900 г до последних дней жизни работал в Мюнхенском университете (умер 10.02.1923 г.). Доктор философии. Профессор. В 1901 г. Рентген был избран первым лауреатом Нобелевской премии за открытие Х-лучей • . Повелитель Х-лучей с 1895 г. , предложил правильную конструкцию трубки и сделал первые фотоснимки. В 1885 г. открыл магнитное поле у диэлектрика, движущегося в электрическом поле (ренгенов ток)

15. Вильгельм Конрад Рентген В результате исследований учёный пришёл к выводу, что из катодной трубки исходит неизвестное излучение, названное им впоследствии икс-лучами. Эксперименты Рентгена показали, что икс-лучи возникают в месте столкновения катодных лучей с преградой внутри катодной трубки. Учёный сделал трубку специальной конструкции — антикатод был плоским, что обеспечивало интенсивный поток икс-лучей. Благодаря этой трубке (она впоследствии будет названа рентгеновской) он изучил и описал основные свойства ранее неизвестного излучения, которое получило название — рентгеновское. Как оказалось, икс-излучение способно проникать сквозь многие непрозрачные материалы; при этом оно не отражается и не преломляется. Рентгеновское излучение ионизирует окружающий воздух и засвечивает фото-пластины. Также Рентгеном были сделаны первые снимки с помощью рентгеновского излучения.

16. Открытие немецкого учёного очень сильно повлияло на развитие науки. Эксперименты и исследования с использованием рентгеновских лучей помогли получить новые сведения о строении вещества, которые вместе с другими открытиями того времени заставили пересмотреть целый ряд положений классической физики. Через короткий промежуток времени рентгеновские трубки нашли применение в медицине и различных областях техники. Наверное, каждый из нас делал рентген!

17. Никола Тесла • Многие считают его величайшим изобретателем в истории, незаслуженно редко упоминаемым в учебниках физики. Он открыл переменный ток, флюоресцентный свет, беспроводную передачу энергии, впервые разработал принципы дистанционного управления, основы лечения токами высокой частоты, построил первые электрические часы, двигатель на солнечной энергии и многое другое, получив на свои изобретения 300 патентов в разных странах. Он изобрёл радио раньше Маркони и Попова, получил трёхфазный ток раньше Доливо-Добровольского. Вся современная электроэнергетика была бы невозможна без его открытий. День рождения: 09.07.1856 годаМесто рождения: Смилян (Хорватия), ВеликобританияДата смерти: 07.01.1943 годаМесто смерти: Нью-Йорк, ВеликобританияГражданство: Великобритания Повелитель молний

18. Никола Тесла • 16 мая 1888 года Тесла сделал доклад и продемонстрировал своё изобретение в Американском институте инженеров-электриков. Выступление Тесла потрясло Вестингауза. изобретателя гидравлического паровозного тормоза. Компания "Вестингауз Электрик" реализовала разработки Теслы, построив ГЭС на Ниагарском водопаде. • В 1888 году он открывает явление вращающегося магнитного поля и строит электрогенераторы высокой и сверхвысокой частот. В 1891 году создаёт резонансный трансформатор, позволяющий получать высокочастотное напряжение с амплитудой до нескольких миллионов вольт. • Посетители Всемирной выставки 1893 года в Чикаго, выпучив глаза, смотрели на непонятное и страшное представление, которое ежедневно учинял худой, нервный господин со смешной фамилией. С чудовищной невозмутимостью тот пропускал через себя электроток напряжением в два миллиона вольт. Тесла как ни в чём не бывало улыбается, и в его руках при этом ярко горят лампочки Эдисона... Это теперь мы знаем, что убивает не напряжение, а сила тока и что ток высокой частоты проходит только по поверхностным покровам. В эпоху младенчества электричества подобный фокус казался чудом.

19. Никола Тесла Тесла одним из первых запатентовал способ надёжного получения токов, которые могут быть использованы в радиосвязи. Патент выданный в США 10 марта 1891 года, описывал «Метод управления дуговыми лампами» («Method of Operating Arc-Lamps»), в котором генератор переменного тока производил высокочастотные (по меркам того времени) колебания тока порядка 10 000 Гц. Запатентованной инновацией стал метод подавления звука, производимого дуговой лампой под воздействием переменного или пульсирующего тока, для чего Тесла придумал использовать частоты, находящиеся за рамками восприятия человеческого слуха. По современной классификации генератор переменного тока работал в интервале очень низких радиочастот. Тесла в 1893 году построил первый волновой радиопередатчик, на годы опередив Маркони (в 1943 году Верховный суд США подтвердил приоритет Теслы в изобретении радио), он признался Моргану, что его интересует не система связи, а беспроводная передача энергии в любую точку планеты.  Из всех свершений Теслы в учебниках физики обычно упоминается только одно – "трансформатор Теслы". Да ещё его именем названа единица измерения магнитной индукции...