Исследовательская работа Вклад М.В.Ломоносова

«Вклад М.В.Ломоносова в физику и астрономию»Выполнил: Чимидов Арлтан, ученик 11 классаРуководитель: Чимидова Ритта Борисовна, учитель физики МОУ «Татальская СОШ» Цели:  Знакомство с жизнью и деятельностью великого русского учёного М.В. Ломоносова; Развитие умения работать с научно-популярной литературой, обрабатывать и обобщать информацию, полученную в результате проведенной поисковой работы, анализа источников; Воспитание чувства патриотизма, гордости за величие русского человека. Задачи: рассмотреть основные этапы жизни М.В. Ломоносова – будущего первого российского академика;изучить основные труды М.В. Ломоносова по физике, астрономии;изучить литературные источники и использовать возможности Интернета. Становление будущего академикаМ.В. Ломоносов родился в 1711 г. – «эпоху, когда Пётр I совершал свои великие преобразования и когда плод этих преобразований, - наше «русское воскресение», Полтавская победа, по выражению Петра, - уже решала вопрос о будущности России».Ломоносов родился и рос в среде помор, корабельщиков, моряков. Родное село Ломоносова – Мишанинская находилось близ Холмогор Архангельской губернии. Архангельск– северная база российского флота. В эпоху Петра I в Архангельскую губернию хлынули инженеры и строители, здесь строились военные корабли. Они везли с собой книги, знания, которые тут же попадали в руки местных помор, на благодатную почву.Семья М.В. Ломоносова состояла по отцовской линии из помор, моряков, которые ходили даже на Грумант (Новая Земля). По линии матери - из семьи церковных служителей. Таким образом, Ломоносов происходил из семьи наиболее образованных в то время слоев крестьян-помор, достаточно состоятельной, владеющей навигацией.В месте, где родился Ломоносов – никогда не было крепостного права. Крестьяне могли свободно перемещаться, общаться, им были доступны грамота и математические науки. В детстве М.В.Ломоносов много учился самостоятельно. Помогал ему в учении дьячок местной церкви. Ломоносов самостоятельно изучил лучшие книги того времени:«Грамматика» Мелетия Смотрицкого;«Арифметика» Л.Ф. Магницкого;«Стихотворная Псалтырь» Симеона Полоцкого.В 14 лет М.В.Ломоносов бегло читал и грамотно писал. В декабре 1730 г. с рыбным обозом Ломоносов отправляется в Москву. В Московских Спасских школах записался 1731 года января 15 числа. В Спасских школах он изучает: богословские книги, летописи, патристику; издания светского и философского содержания; сочинения физические и математические; латынь. В 1734 г. Ломоносов отправляется в Киев, где обучается несколько месяцев. Не найдя в Киеве материалов по физике и математике, возвращается в Москву. В 1735 г. в числе 12 самых способных студентов М.В. Ломоносов направлен для дальнейшего обучения в Санкт-Петербургскую Академию наук, где проявил огромный интерес к наукам, изучал математику, экспериментальную физику, химию, минералогию. Самостоятельно постигал теорию стихосложения, изучал новейшие приборы и инструменты для проведения исследований, знакомился с новыми книгами и журналами. В марте 1736 г. Академия наук принимает решение отправить 12 молодых людей, выпускников Спасских школ, для учебы в Германию. За границей Ломоносов пробыл 5 лет: около3 лет в Марбурге у Христиана Вольфа, около года во Фрайберге у Генкеля, около года в переездах, был в Голландии. Труды М.В. Ломоносова по физике и астрономии:Разработка атомистической теории строения вещества.Разработка учения о теплоте.Исследование природы электрических явлений.Учение о свете и цвете.Исследование комет.Астрономическое открытие атмосферы Венеры. Молекулярная физика (физика тепловых явлений) Сегодня в школьном курсе физики изучение молекулярной (статистической) физики начинается с того, что дается определение: молекулярная физика – это раздел физики, в котором изучают тепловые явления на основе представления о том, что все тела состоят из микроскопических частиц атомов и молекул, т.е. с учетом их внутреннего строения.Однако, чтобы прийти к такому пониманию физики тепловых явлений и строения тел, человечество прошло долгий путь.Большой вклад в формирование физики тепловых явлений и развитие молекулярно-кинетической теории внес М.В. Ломоносов. Разработка атомистической теории строения вещества Новым в этой теории по сравнению с работами предшественников Ломоносова было признание им объективного существования двух различных форм частиц материи – атома (по его терминологии элемента) и молекулы (по его терминологии – корпускулы) как собрания атомов. Уже в одной из первых своих работ – «276 заметок по физике и корпускулярной философии» Ломоносов, выступая против положений Готфрида Лейбница и его последователей, которые утверждали, что в основе всех явлений природы лежат нематериальные духовные сущности, заявлял: «…я твердо уверен, что это мистическое учение должно быть до основания уничтожено моими доказательствами». Идеи Ломоносова о строении всех тел из атомов как материальных частичек опередили науку более чем на сто лет. Диссертация М.В. Ломоносова Свою научную деятельность М.В. Ломоносов начал, учась в Германии в городе Марбурге, под руководством профессора Христиана Вольфа. В марте 1739 года публикуется его диссертация «Физическая диссертация о различии смешанных тел, состоящих в сцеплении корпускул, которую для упражнения написал Михайло Ломоносов, студент математики и философии», в которой заложены основы новой корпускулярной теории строения материи, новой корпускулярной физики и химии. Основные положения МКТ (современная теория)1. Все тела состоят из мельчайших частиц – атомов и молекул.2. Атомы и молекулы непрерывно и хаотично движутся. Скорость этого движения зависит от температуры. При абсолютном нуле температуры движение атомов и молекул прекращается.3. Молекулы и атомы взаимодействуют между собой. Разработка учения о теплотеПричиной теплоты Ломоносов считал «коловратное» , т.е. вращательное движение частиц, составляющих тело, а температура и степень нагрева тела являются мерой интенсивности движения частиц. В работе «Размышления о причине теплоты и холода» он обосновал молекулярно-кинетическую теорию теплоты и ряда физических принципов, в частности, существование абсолютного нуля температуры, т.е. температуры, при которой прекращается тепловое движение частиц материи. В этой же работе учёный подверг критике теорию теплорода, которая господствовала тогда в науке. Интересно, что представление о теплоте как о виде движения стало общепринятым лишь в 70-х годах 19 века. На основе МКТ теплоты возникла кинетическая теория газов, основные положения которой Ломоносов изложил в работе «О рождении и природе селитры» (1748 г.) . Теория газов, разработанная Ломоносовым, была новым словом в науке и стала основой для дальнейших исследований в 19 веке. Современное определение теплотыКоличество теплоты (теплота) Q – эта часть внутренней энергии тела, которую оно получает или отдает в результате теплопередачи.Внутренней энергией тела Uвн –называют кинетическую и потенциальную энергию частиц (атомов и молекул), из которых это тело состоит.Кинетическую энергию часто называют энергией движения, т.к. её формула имеет вид: E= mv2/2Потенциальную энергию называют энергией взаимодействия частиц. Исследование природы электрических явленийСправедливости ради надо сказать, что в пору работы Ломоносова в Петербургской академии наук в ней работали величайшие ученые: гениальный математик Эйлер и изобретатель прибора для измерения электричества (хорошо всем известного как школьный электроскоп) Рихман, который занимался исследованием электрических явлений, в частности молний.На очередном торжественном собрании Петербургской академии наук академики Г.В. Рихман и М.В. Ломоносов должны были сделать доклад об электричестве. Но заседание прервали из-за грозы, т.к. Рихман и Ломоносов поспешили в свои лаборатории. Но Рихман на заседание больше не вернулся. 26 июля 1953 г. во время проведения очередного опыта во время грозы Рихман погиб, предположительно от удара шаровой молнии.Ломоносов был потрясен смертью друга, оба занимались изучением грозовых явлений. Он не только продолжает дело Рихмана, но с ещё большим усердием исследует атмосферное электричество. И хлопочет о выделении пенсии семье Рихмана. Работы М.В. Ломоносова по электричествуМ.В.Ломоносов берётся расследовать причину гибели Рихмана, изучить его установку по поимке молнии и фактически повторить его опыт.1753 г. Ломоносов публикует «Слово о явлениях воздушных от электрической силы происходящих».Он отвергает мифическое происхождение электричества, говоря, что электричество –это вид материи.Он пишет: «Двояким искусством электрическая сила в телах возбуждается: трением и теплотою… Летающие по воздуху пары солнцем нагреваются и течением воздуха между собой трутся…». «Слово о явлениях воздушных от электрической силы происходящих» Работы М.В. Ломоносова по электричествуВ следующей своей работе «Изъяснения, надлежащие к слову о электрических воздушных явлениях» Ломоносов подробно описывает результат расследования гибели Рихмана, в этой же работе впервые делает предположение об электрической природе северных сияний.Но основным трудом М.В. Ломоносова по электричеству следует считать вышедшую в 1756 г. работу «Теория электричества, изложенная математически». Рукопись не закончена, но то, что мы имеем, говорит о сильной эволюции взглядов Ломоносова на электричество и вполне соотносится с современными нашими знаниями. «Теория электричества, изложенная математически» «Теория электричества, изложенная математически»Электрическая сила есть действие, вызываемое легким трением в чувствительных телах и состоящее в силах отталкивательных и притягательных, а также в произведении света и огня.Отталкивательной силой называется электрическая сила, при наличии которой части наэлектризованного тела стремятся отойти друг от друга.Притягательной называется электрическая сила, с которой легкие неэлектризованные тела притягиваются к электризованным и наоборот.Ломоносов говорит о двух способах электризации: трением и соприкосновением.Чувствительные тела подразделяются на два вида: первично электрические и производно электрические….. К первичным относятся: янтарь, сера, сургуч, стекло, шелк и др., главным образом, смолистые; принимают и распространяют эту силу вода, все металлы и животные, особенно живые. Значение работ М.В. Ломоносова по электричествуЛомоносов утвердил положение о тождественности атмосферного и искусственного электричества.О предопределяющем электрические явления движении частиц эфира. О частицах эфира он пишет: «Так как внутреннее строение тел выведывает главным образом химия, то без неё труден, даже невозможен доступ к …раскрытию истинной причины электричества». Электрон будет открыт Томсоном только в 1897 г., а модель атома Резерфордом – в 1911 г. Оптика. Учение о свете и цветеВ своей работе «Слово о происхождении света, новую теорию о цветах представляющее» М.В. Ломоносов даёт теоретические выводы по результатам своих исследований световых явлений, которые он произнес публично на собрании Академии наук.По Ломоносову свет- это движение эфира. Эфир бывает голубым, красным, вишневым и т.д. Т.е. надо понимать, что мельчайшие частицы эфира отличаются цветом. В современной теории мы говорим о фотонах разного цвета.Одновременно с этим, ранее Ломоносов говорит о волновой природе света в «Теории электричества».Только в начале 20 века утвердилось мнение, что свет носит двойственную природу. Исследования по астрономии.Исследование кометВ своей работе «Изъяснения, надлежащих к слову о электрических воздушных явлениях» Ломоносов рассматривает движение комет. «Хвосты комет склоняются и нагибаются в приближении к Солнцу, когда боком движутся».Позже Ломоносов разрабатывает целую теорию о кометах в работе «Дальнейшее подтверждение о хвостах комет». Открытие атмосферы Венеры26 мая 1761 года, наблюдая прохождение Венеры по солнечному диску, М. В. Ломоносов обнаружил наличие у неё атмосферы. Иллюстрации М. В. Ломоносова к рукописи «Явление Венеры на Солнце…». 1761. Открытие атмосферы ВенерыВедя самостоятельные наблюдения в своей домашней обсерватории, Ломоносов обнаружил световой ободок вокруг Венеры. Эффект увидели многие наблюдатели, но только М. В. Ломоносов правильно понял его и объяснил рефракцией солнечных лучей, происходящей в наличествующей у Венеры атмосфере. В астрономии этот феномен рассеяния света, отражение световых лучей при скользящем падении (у М. В. Ломоносова — «пупырь»), получил его имя — «явление Ломоносова».Интересен и другой эффект, наблюдавшийся астрономами с приближением диска Венеры к внешнему краю диска Солнца или при удалении от него. Данное явление, открытое М. В. Ломоносовым, следует расценивать как зеркальное отражение Солнца атмосферой планеты — особенно велико оно при незначительных углах скольжения, при нахождении Венеры вблизи Солнца. Открытие атмосферы ВенерыТруд М. В. Ломоносова «Явление Венеры на Солнце, наблюденное в Санкт-Петербургской Императорской Академии Наук Майя 26 дня 1761 года» был напечатан на русском и немецком языках и, следовательно, был известен в Западной Европе, поскольку публикации Академии рассылались в её крупнейшие научные центры, однако открытие атмосферы на Венере приписывалось И. И. Шретеру и Ф. В. Гершелю. Прохождение Венеры по диску Солнца, 8 июня 2004 года. Заключение:Опираясь на свои энциклопедические знания, Ломоносов впервые сделал попытку установить связь между тепловыми, химическими, световыми и электрическими процессами, происходящими в природе.Такое логическое единство является следствием понимания им единства природы и существования немногих фундаментальных законов, лежащих в основе целостного многообразия явлений.Значение работ Ломоносова по естественным наукам, в том числе физике и астрономии, в том, что он, опираясь на практические наблюдения и опыты, в своих теоретических работах перевел их на ясный язык математических выкладок, формулировок, чертежей. Это дало возможность его последователям дальше двигаться в научном направлении.«Математика ум в порядок приводит», — говорил Михаил Васильевич Ломоносов. Литература:М.В. Ломоносов. Избранные произведения. М. Наука, 1986 г.Интернет:ru.wikipedia.org/wiki/Ломоносов_М.Обработка фотографий и сканов:Adobe Photoshop CS2.