что всего лишь на 10 % меньше, чем на поверхности Земли. Состояние невесомости на МКС возникает за счёт движения по круговой орбите с первой космической скоростью.
Для понимания сути невесомости можно рассмотреть летящий по баллистической траектории самолёт. Такие применяются для тренировки космонавтов в России и США. В кабине пилота на нитке подвешен грузик, который обычно натягивает нитку вниз (если самолёт покоится либо движется равномерно и прямолинейно). Когда нить, на которой висит шарик не натянута, имеет место состояние невесомости. Таким образом, пилот должен управлять самолётом так, что бы шарик висел в воздухе, а нить не была натянута. Для достижения этого эффекта самолёт должен иметь постоянное ускорение g, направленное вниз. Таким образом, можно сказать, что самолёт "падает" вместе с шариком, ниткой, пилотом и космонавтами.
.4 Дайте определение линейной системы. Приведите два примера систем (устройств, сред) для которых линейность является важнейшим требованием
Линейные системы - это колебательные системы, свойства которых не изменяются при изменении их состояния, т.е. параметры линейной системы, характеризующие её свойства (упругость, масса и коэффициент трения механической системы; ёмкость, индуктивность и активное сопротивление электрической системы), не зависят от величин, характеризующих состояние системы (от смещений и скоростей в случае механической системы, напряжений и токов в случае электрической системы). Примерами линейных систем могут служить: маятник (при малых амплитудах колебания), электрический колебательный контур, мостовая измерительная схема, системы автоматического управления и регулирования и др. В тех случаях, когда в пределах возможных изменений состояний реальной системы уже сказываются изменения её параметров, приходится учитывать нелинейность системы.
1.5 Как вы объясните большую скорость распространения электрических сигналов в металлических проводах?
Электрический ток в металлических проводниках представляет собой упорядоченное движение свободных электронов, под действием электрического поля. Если в проводнике нет электрического поля, то электроны движутся хаотично, аналогично тому, как движутся молекулы газов или жидкостей. В каждый момент времени скорости различных электронов отличаются по модулям и по направлениям. Если же в проводнике создано электрическое поле, то электроны, сохраняя своё хаотичное движение, начинают смещаться в сторону положительного полюса источника. Вместе с беспорядочным движением электронов возникает и упорядоченный их перенос - дрейф. Скорость упорядоченного движения электронов в проводнике под действием электрического поля невелика - несколько миллиметров в секунду, а иногда и ещё меньше. Но как только в проводнике возникает электрическое поле, оно с огромной скоростью, близкой к скорости света в вакууме (300 000 км/с), распространяется по всей длине проводника. Когда говорят о скорости распространения электрического тока в проводнике, то имеют в виду скорость распространения по проводнику электрического поля. Электрический сигнал, посланный, например, по проводам из Москвы во Владивосток (s=8000 км), приходит туда примерно через 0,03 с.
.6 Каким образом было доказано планетарное строение атомов?
В 1911 г. новозеландский физик Эрнест Резерфорд, проделав ряд экспериментов, пришёл к выводу, что атом представляет собой подобие планетной системы, в которой электроны движутся по орбитам вокруг расположенного в центре атома тяжёлого положительно заряженного ядра ("модель атома Резерфорда"). Однако такое описание атома вошло в противоречие с классической электродинамикой. Дело в том, что, согласно классической электродинамике, электрон при движении с центростремительным ускорением должен излучать электромагнитные волны, а, следовательно, терять энергию. Расчёты показывали, что время, за которое электрон в таком атоме упадёт на ядро, совершенно ничтожно. Для объяснения стабильности атомов датскому физику Нильсу Бору пришлось ввести постулаты, которые сводились к тому, что электрон в атоме, находясь в некоторых специальных энергетических состояниях, не излучает энергию ("модель атома Бора-Резерфорда"). Постулаты Бора показали, что для описания атома классическая механика неприменима. Дальнейшее изучение излучения атома привело к созданию квантовой механики, которая позволила объяснить подавляющее большинство наблюдаемых фактов.
.7 Сравните реакцию синтеза лёгких ядер и реакцию распада тяжёлых ядер с точки зрения энергетической и экономической эффективности
культура аксиома невесомость атом
Управляемый термоядерный синтез отличается от традиционной ядерной энергетики тем, что в последней используется реакция распада, в ходе которой из тяжёлых ядер получаются более лёгкие ядра. В результате слияния лёгких ядер освобождается большая энергия, так как образовавшееся новое ядро имеет большую удельную энергию связи, чем исходные ядра. Термоядерные реакции - основной источник солнечной энергии, лежат в основе водородной бомбы. Прежде всего, среди них следует отметить реакцию между двумя изотопами (дейтерий и тритий) весьма распространённого на Земле водорода, в результате которой образуется гелий и выделяется нейтрон. Основное преимущество ядерного синтеза состоит в том, что в качестве топлива для него требуется лишь очень небольшое количество весьма распространённых в природе веществ. Данная реакция ядерного синтеза может приводить к выделению огромного количества энергии, в десять миллионов раз превышающего стандартное тепловыделение при обычных химических реакциях (типа сжигания ископаемого топлива).
.8 Сформулируйте принцип минимальной диссипации
Энергию в виде пищи мы получаем не в произвольном количестве. Для любой живой системы действует принцип, сформулированный Н.Н. Моисеевым: при прочих равных условиях в системе реализуются такие формы организации (поведения) её составляющих, при которых данная система производит минимум энтропии, то есть использует энергию максимально экономно. Этот принцип называется принципом минимума диссипации энергии. С момента появления в природе человеческого сообщества, движущей силой его развития является стремление сэкономить энергию, и не из-за высокой сознательности человека, а из-за естественного недостатка наиболее доступного источника потенциальной энергии - пищи. Каждое достижение нового уровня экономии обеспечивает большую устойчивость системы. Поэтому происходит самоорганизация человеческого общества. Все мы знаем по себе - жить совместно экономнее, чем в одиночку: и пищи расходуется меньше, и энергии на обогрев жилья тоже. Да и в ходе эволюции уже в подсознании закрепилось - человек существо общественное, это экономнее и так легче выжить (на языке термодинамики - избежать равновесия). На деле это является прямым проявлением принципа минимума диссипации энергии.
1.9 В каком из диапазонов электромагнитных волн - радиочастотном или оптическом можно разместить большое число независимых каналов связи? Поясните ответ, используя понятие объёма сигнала
Объем сигнала характеризует пропускную способность канала связи, необходимую для передачи сигнала. Он определяется как произведение ширины спектра сигнала на его длительность и динамический диапазон: V = FTD. Скорость передачи радиоканала 100 - 400 Кбит/с. Использует радиочастоты до 1000 МГц. От 30 до 1000 МГц - ионосфера прозрачна и необходима прямая видимость. Антенны устанавливаются на высоте (иногда устанавливаются регенераторы). Используются в радио и телевидении. Оптоволоконные линии связи работают в частотном диапазоне 1013 - 1016 Гц, что на 6 порядков больше, чем в случае радиочастотных каналов (это обеспечивает пропускную способность 50000 Гбит/c). Но земная атмосфера является плохой средой для распространения света. По этой причине только разработка кремниевых волокон с низким коэффициентом поглощения в инфракрасном диапазоне (< 0,2 дБ/км) сделало возможным широкое распространение оптических каналов связи. В настоящее время оптические каналы обычно имеют пропускную способность ~1Гбит/c и это связано с ограниченным быстродействием оборудования, преобразующего оптический сигнал в электрический и обратно. В ближайшие годы следует ожидать увеличения быстродействия таких устройств в 100 - 1000 раз.
1.10 Укажите условия (ситуации) при которых внутренние размеры системы могут быть больше её внешних размеров. Используйте идеи теории относительности
Лоренцево сокращение, Фитцджеральдово сокращение, также называемое релятивистским сокращение длины движущегося тела или масштаба - предсказываемый релятивистской кинематикой эффект, заключающийся в том, что с точки зрения наблюдателя движущиеся относительно него предметы имеют меньшую длину (линейные размеры в направлении движения), чем их собственная длина. Множитель, выражающий кажущееся сжатие размеров, тем сильнее отличается от 1, чем больше скорость движения предмета. Этот эффект значим, только если скорость предмета по отношению к наблюдателю сравнима со скоростью света. Сокращение длин возникает из-за свойств псевдоевклидовой геометрии пространства Минковского, аналогичных удлинению сечения, например, цилиндра, когда оно проводится не строго поперёк оси, а косо. Говоря иначе, "одинаковый момент времени" с точки зрения рассматриваемой системы отсчёта не будет являться одинаковым с точки зрения стержня.
.11 От чего зависит характер кривизны пространства вселенной?
.12 Белки в организме выполняют защитную функции иначе чем жиры. В чём заключается это различие?
Защитная функция жиров заключается в предохранении кожи от высыхания и от действия воды, а так же защиты организма от механических воздействий от переохлаждения. В отличие от них существуют несколько видов защитных функций белков: 1. Физическая защита. В ней принимает участие коллаген - белок, образующий основу межклеточного вещества соединительных тканей (в том числе костей, хряща, сухожилий и глубоких слоёв кожи); кератин, составляющий основу роговых щитков, волос, перьев, рогов и др. производных эпидермиса. 2. Химическая защита. Связывание токсинов белковыми молекулами может обеспечивать их детоксикацию. Особенно важную роль в детоксикации у человека играют ферменты печени, расщепляющие яды или переводящие их в растворимую форму, что способствует их быстрому выведению из организма. 3. Иммунная защита. Белки, входящие в состав крови и других биологических жидкостей, участвуют в защитном ответе организма как на повреждение, так и на атаку патогенов. Белки системы комплемента и антитела (иммуноглобулины) относятся к белкам второй группы; они нейтрализуют бактерии, вирусы или чужеродные белки. Антитела, входящие в состав адаптативной иммунной системы, присоединяются к чужеродным для данного организма веществам, антигенам, и тем самым нейтрализуют их, направляя к местам уничтожения.
.13 Как вы понимаете фразу: "Признаки сцепленные с пола"? Как хранятся и передаются эти признаки?
Признаки, наследуемые с половыми хромосомами X и Y, получили название сцепленных с полом. У человека на Y-хромосоме располагается ряд генов, регулирующих сперматогенез, проявления антигенов гистосовместимости, влияющих на размер зубов и т.д. Известны аномалии, сцепленные с Y-хромосомой, которые от отца передаются всем сыновьям (чешуйчатость кожи, перепончатые пальцы, сильное оволосение на ушах). Y-хромосома передаётся от отца всем его сыновьям, и только им. Следовательно, для генов, содержащихся только в Y-хромосоме, характерно голандрическое наследование, т.е. они передаются только от отца к сыну и проявляются у самцов. Х-хромосома несёт много различных признаков. Описано более 370 болезней сцепленных с ней.
У человека некоторые патологические состояния наследуются сцеплено с полом. К ним относится, например, гемофилия (повышенная кровоточивость), дальтонизм (аномалия зрения, при которой человек недостаточно различает красный и зелёный цвета).
1.14 Перечислите основные функции живого вещества в биосфере, используя идеи Вернадского
Выделяют пять основных функций живого вещества:
. Энергетическая. Заключается в поглощении солнечной энергии при фотосинтезе, а химической энергии - путём разложения энергонасыщенных веществ и передаче энергии по пищевой цепи разнородного живого вещества.
. Концентрационная. Избирательное накопление в ходе жизнедеятельности определенных видов вещества. Выделяют два типа концентраций химических элементов живым веществом: а) массовое повышение концентраций элементов в среде, насыщенной этим элементов, например, серы и железа много в живом веществе в районах вулканизма; б) специфическую концентрацию того или иного элемента вне зависимости от среды.
. Деструктивная. Заключается в минерализации необиогенного органического вещества, разложении неживого неорганического вещества, вовлечении образовавшихся веществ в биологический круговорот.
. Средообразующая. Преобразование физико-химических параметров среды (главным образом за счёт необиогенного вещества).
. Транспортная. Перенос вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении.
Список литературы
.Горелов А.А. Концепции современного естествознания. - М.: Владос, 1999.
2.Дирак П. Принципы квантовой механики. - М.: Наука, 1987.
.Концепции современного естествознания / Под ред. проф. С.И. Самыгина. - Ростов-на-Дону: Феникс, 1997.
.Редже Т. Этюды о Вселенной. - М.: Наука, 1985.
.Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания. - М.: Культура и спорт, 1997.