Научно-исследовательская работа по физике на тему "Научные достижения учёных физиков Томаса Эдисона и Михаила Ломоносова"

Бюджетное профессиональное образовательное учреждение Вологодской области  «Череповецкий химико­технологический колледж» ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ НАУЧНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ УЧЕНЫХ ФИЗИКОВ ТОМАСА ЭДИСОНА И МИХАИЛА ЛОМОНОСОВА Автор работы: Специальность: Группа: Курс: Дисциплина: Руководитель  проекта: Нефедов Никита Сергеевич 13.02.11. Техническая эксплуатация и  обслуживание электрического и  электромеханического оборудования (по  отраслям) 41/2017 Первый Физика /Балдычева О.А./ (подпись) (Фамилия И.О.) Череповец, 2018 ОГЛАВЛЕНИЕ 3 ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………......... 4 1. Анализ биографии Томаса Эдисона ……………………………….............. 2. Анализ биографии Михаила Васильевича Ломоносова …………............. 8 3. Достижения Михаила Васильевича Ломоносова ……………………….… 13 4. Изобретения Томаса Эдисона, которые изменили мир ………….…..…… 17 Заключение ………………………………………………………………..…… 27 Список литературы …………………………………………………..………... 28 2 ВВЕДЕНИЕ Актуальность: Физика изучает самые основные законы нашего мира. Что заставило   Михаила   Васильевича   Ломоносова   и   Томаса   Эдисона   заниматься физикой? Какие у них были взгляды, способности? Для того чтобы приобщиться к   физике,   нужно   не   только   выучить   физические   законы,   но   и   научиться пользоваться ими и постараться понять, как физики думают. Томас Эдисон и Михаил   Васильевич   Ломоносов   очень   известные   физике   во   всём   мире.   Их заслуги послужили новым открытиям человека в области физики. Современная молодёжь даже не знает о таких величайших людях. Цель: Изучение научных достижений ученых физиков Томаса Эдисона и Михаила Васильевича Ломоносова. Задачи: 1. Изучить научные достижения ученого физика Томаса Эдисона; 2. Изучить научные достижения ученого физика Михаила Васильевича  Ломоносова; 3. Создать презентацию о научных достижениях ученых физиков Томаса  Эдисона и Михаила Васильевича Ломоносова. Объект: научные достижения учёных­физиков. Предмет: научные достижения  Томаса Эдисона и Михаила Васильевича Ломоносова. 3 1. АНАЛИЗ БИОГРАФИИ ТОМАСА ЭДИСОНА Одним из величайших физиков 18 века является Томас Эдисон (Рисунок 1). Он родился 11 февраля 1847 года в американском городке Майлен, в семье выходцев из Голландии. В детстве, был маленького роста и выглядел немного хилым. Однако он очень   интересовался   окружавшей   его   жизнью:   наблюдал   за   пароходами   и баржами, за работой плотников, за спуском лодок на верфи или же тихо сидел   копируя   надписи   на   вывесках   складов. часами   в   уголке, С   детства   Эдисон   помогал   матери   продавать   фрукты   и   овощи.   Однако карманных денег, зарабатывавшихся таким способом, оказывалось недостаточно для его опытов, особенно химических. Поэтому в 1859 году Томас устраивается газетчиком на  железнодорожной линии. Он продолжает увлекаться книгами и химическими   опытами,   для   проведения   которых   добивается   разрешения устроить   свою   лабораторию   в   багажном   вагоне   поезда.  Эдисон   пользовался любой возможностью увеличить спрос на продаваемые им газеты. Так, когда в 1862 году главнокомандующий северной армией потерпел серьёзное поражение, Томас просит телеграфиста передать краткое сообщение о сражении в Порт­ Гурон и на все промежуточные станции. В итоге ему удалось увеличить продажи газет на этих станциях в несколько раз. В августе 1862 года Эдисон спасает от движущегося вагона сына начальника одной из станций. Начальник предложил в благодарность обучить его телеграфному делу.  4 Рис.1.Томас Эдисон в молодые годы В 1863 году Эдисон становится телеграфистом ночной смены на станции с жалованьем в 25 долларов в месяц. Здесь ему удается автоматизировать часть работы и спать на рабочем месте, за что он вскоре получает строгий выговор. Вскоре по его вине чуть не столкнулись два поезда. Том вернулся в Порт­Гурон к родителям. Всё это время Эдисон мало заботится об одежде и быте, тратя все деньги на книги и материалы для опытов. Именно в Бостоне Эдисон впервые познакомился с произведениями Фарадея, которые имели огромное значение для всей его будущей деятельности. Кроме того, именно в эти годы Эдисон пытается получить   свой   первый   патент   в  Патентном   бюро.   Он   разрабатывает «электрический баллотировочный аппарат» ­ специальный прибор для подсчёта поданных   голосов   «да»   и   «нет»   (рисунок   2).   Демонстрация   аппарата   перед особой  парламентской  комиссией   закончилась   неудачно   из­за   нежелания парламента   отказаться   от   бумажного   подсчёта.   В  1868   году  Эдисон отправляется   в  Нью­Йорк,   чтобы   продать   там   ещё   одно   своё   изобретение   ­ аппарат для автоматической записи биржевых курсов. Однако и эти надежды не оправдались. Эдисон возвращается в Бостон. 5 Рис.2. Электрический баллотировочный аппарат Эдисон   отличался   удивительной   целеустремлённостью   и работоспособностью.  Когда   он   вёл  поиски   подходящего   материала   для   нити накаливания   электрической   лампы,   он   перебрал   около   6   тысяч   образцов материалов,   пока   не   остановился   на   карбонизированном  бамбуке.   Проверяя характеристики угольной цепи лампы, он провёл в лаборатории около 45 часов без отдыха. Вплоть до самого преклонного возраста он работал по 16­19 часов в сутки. Никола Тесла (рисунок 3) так отзывался о своём коллеге: «Если бы ему понадобилось найти иголку в стоге сена, он не стал бы терять время на то, чтобы определить наиболее вероятное место ее нахождения, но немедленно,   с   лихорадочным   прилежанием   пчелы,   начал   бы   осматривать соломинку   за   соломинкой,   пока   не   нашел   бы   предмет   своих   поисков...   Его методы   были   крайне   неэффективны:   он   мог   затратить   огромную   энергию   и 6 время   и   не   достигнуть   ничего,   если   только   ему   не   помогала   счастливая случайность...». Рис.3.Никола Тесла Томас Эдисон умер от осложнений  сахарного диабета  18 октября 1931 года в своем доме в Нью­Джерси, который он приобрел в 1886 году. Эдисон был похоронен на заднем дворе своего дома. После   подробного   исследования   жизни   и   работы   Томаса   Эдисона, становится   абсолютно   ясно,   что   изобретения   именно   этого   человека перевернули весь научный мир. 7 2. АНАЛИЗ БИОГРАФИИ МИХАИЛА ВАСИЛЬЕВИЧА ЛОМОНОСОВА Михаил (Михайло) Васильевич Ломоносов (рисунок 4)­ первый русский учёный­естествоиспытатель мирового значения, энциклопедист, химик и физик; он   вошёл   в   науку   как   первый   химик,   который   дал   физической   химии определение,   весьма   близкое   к   современному,   и   предначертал   обширную программу   физико­химических   исследований;   его   молекулярно­кинетическая теория тепла во многом предвосхитила современное представление о строении материи   и   многие   фундаментальные   законы,  в   числе   которых   одно   из   начал термодинамики; заложил основы науки о стекле. 8 Рис.4.Михаил Васильевич Ломоносов Ломоносов   появился   на   свет   8   (19)   ноября   1711   (Рисунок   5)   года   в деревне   Мишанинской   Куростровской   волости   (ныне   село   Ломоносово, Архангельская область). Мальчик рос и воспитывался единственным ребенком в зажиточной   семье   помора   Василия   Дорофеевича,   который   слыл   купцом   и промышлял рыбной торговлей на собственных судах. Отец М. В. Ломоносова хотел видеть в сыне надежного помощника и единомышленника   и   с   малых   лет   привлекал   мальчика   к   участию   в   морском промысле. С десяти лет он вместе с отцом ходил на промысел трески и палтуса к   берегам   Мурмана,   Соловецким   островам,   Шпицбергену   и   Новой   Земле. Скромная и суровая природа русского севера пробуждала в пытливой голове мальчика сотни вопросов, на которые он пока не находил ответа. 9 Рис.5. Детство Михаила Ломоносова Связь   тепловых   явлений   с   изменениями   массы   отчасти   и   породила представление   о   том,   что   масса   увеличивается   вследствие   того,   что материальный теплород проникает в поры тел и остаётся там. Но, спрашивает М. В. Ломоносов, почему при охлаждении тела теплород остаётся, а сила тепла теряется? Опровергая одну теорию, М. В. Ломоносов предлагает другую, в которой с помощью бритвы Оккама (Рисунок 6) он отсекает лишнее понятие теплорода. Вот логические выводы М. В. Ломоносова, по которым, «достаточное основание теплоты заключается»:  «в движении какой­то материи» ­ так как «при прекращении движения уменьшается и теплота», а «движение не может произойти без материи»;  «во внутреннем движении материи», так как недоступно чувствам;  «во   внутреннем   движении   собственной   материи»   тел,   то   есть   «не посторонней»;  «во вращательном движении частиц собственной материи тел», так как «существуют   весьма   горячие   тела   без»   двух   других   видов   движения «внутреннего   поступательного   и   колебательного»,   напр.   раскалённый 10 камень   покоится   (нет   поступательного   движения)   и   не   плавится   (нет колебательного движения частиц).  Рис.6.Бритва Оккама В декабре 1730 году 19­летний Михаил (Рисунок 7) отправляется вместе с рыбным караваном из Холмогор в Москву. Путешествие в Москву выглядело как бегство, поскольку будущий учёный покинул дом ночью, тайно, ни с кем не простившись.   Долгое   время   его   считали   беглым.   Ломоносов   взял   с   собой, помимо   одежды   (две   рубахи   и   тулуп),   лишь   подаренные   ему   соседом «Грамматику»   и   «Арифметику».   Чтобы   поступить   в   «Спасские   школы», Ломоносову   пришлось   подделать   документы   и   выдать   себя   «за   сына холмогорского дворянина». Ломоносов зарекомендовал себя как прилежный ученик. В библиотеке он читал летописи, патристику и другие богословские книги, ­ издания светского содержания и философские, и даже ­ физические и математические сочинения; «находимые  в  оной  книги утвердили его  в  языке  славянском».  Современные исследователи отмечают глубокое знакомство Ломоносова с самыми разными жанрами древнерусской литературы. 11 Рис.7. 19­летний Михаил Основной областью своей деятельности М. В. Ломоносов считал химию, но как показывает его наследие, эта дисциплина, вступая на разных этапах его творчества во взаимодействие с другими разделами естествознания, оставалась в неразрывной  связи с ними в контексте всего разнообразия его исследований, которые,   в   свою   очередь,   пребывали   во   взаимосвязи   между   собой.   Такое логическое единство является следствием понимания им единства природы и существования   немногих   фундаментальных   законов,   лежащих   в   основе   всего целостного многообразия явлений. Это логическое единство демонстрируют не только   его   труды,   относящиеся   к   естественным   наукам   и   философии   ­   оно прослеживается между ними и его поэтическим творчеством.  Ломоносов умер 15 апреля 1765 года на 54­м году жизни от воспаления лёгких (Рисунок 8). 12 Рис.8. Могила Михаила Васильевича Ломоносова Михаил Васильевич Ломоносов был великим ученым, который своими исследованиями заложил в науку многие фундаментальные законы, в основном по   химии.   Также   он   разработал   проект   Московского   университета,   который впоследствии назвали в его честь. 13 3. ДОСТИЖЕНИЯ МИХАИЛА ВАСИЛЬЕВИЧА ЛОМОНОСОВА Ломоносов (Рисунок 9) внёс значительный вклад в развитие физической науки.   Его   активная   творческая   деятельность   была   посвящена   самым актуальным   в  то   время   направлениям   физики,  говоря   современным   научным языком, смежным с физикой областям: физической химии, геофизике, физике атмосферы,   астрономии,   физической   минералогии,   математической   физике, биофизике,   метрологии,   гляциологии,   физике   северных   сияний,   физике «хвостов» комет. Рис.9. Михаил Васильевич Ломоносов В   те   времена   существовало   убеждение,   что   электричество   ­   это «невесомый флюид», какая­то мифическая жидкость, которая переливается в электризуемое тело. Ломоносов же считал, что электричество ­ это движение мельчайших частичек материальной субстанции ­ эфира. Он предполагал, что все   природные   явления:   химические,   тепловые,   световые   и   электрические   ­ имеют одинаковую природу. И все они вызываются движением различных частиц материи в эфире. 14 Большой   вклад   Ломоносов   внёс   в   изучение   происхождения   грозовых разрядов (рисунок 10) . Он доказал с помощью экспериментов, что они имеют электрическую природу. Ломоносов   утверждал,   что   атмосферное   электричество   возникает   в результате   трения   капелек   воды   с   пылинками   и   другими   воздушными частичками при перемещении вертикальных восходящих и нисходящих потоков воздуха. Опыты   по   физике   и   химии   М.В.   Ломоносов   проводил   в   своей лаборатории, которая была открыта в 1748 г. при Академии наук. Рис.10. Грозовые разряды   Ломоносов считал, что всё мировое пространство заполнено эфиром. А частицы   эфира,   как   и   все   корпускулы   материального   мира,   находятся   в движении. И это движение бывает трёх видов: поступательное, вращательное и колебательное.   И   разные   виды   движений   возбуждают   разные   виды   явлений. Вращательное движение частиц является источником тепла, а колебательное ­ источником света. 15 Кроме того, он был автором гипотезы о существовании в эфире трёх разных по своим размерам частиц. Каждая из этих групп частиц определяла какой­нибудь основной цвет: красный, жёлтый или голубой (рисунок 11) . А все остальные цвета по его теории получались при смешении основных.  Рисунок 11. Световые явления До   Ломоносова   считалось,   что   постоянным   в   природе   остаётся   лишь количество   механического   движения.   Ломоносов   же   был   убеждён,   что   если материя убывает где­то в одном месте, то она непременно прибавится в другом. Закон   сохранения   материи   и   движения,   сформулированный   Ломоносовым, является всеобщим законом естествознания.  Ломоносов считал, что в природе всё происходит так, что если что­то к чему­то прибавилось, то в другом месте это отнимается у чего­то другого. Так, если мы увеличиваем время сна, то мы уменьшаем время бодрствования и т.д. Так как этот закон был всеобщим, то он был справедлив и для движения. И тело, которое движет своей силой другое тело, столько теряет в своём движении, сколько движения передаёт другому телу. 16 Под движением Ломоносов понимал не только механическое движение, но и тепловое. Своим законом он объяснял все процессы, происходящие при теплопередаче, и других переходах энергии. Михаила Васильевича Ломоносова можно назвать русским Леонардо да Винчи.   Его   открытия   опередили   на   десятки   лет   работы   других   ученых.   Его важные открытия были не только в физике, но и в других науках. 17 4. ИЗОБРЕТЕНИЯ ТОМАСА ЭДИСОНА, КОТОРЫЕ ИЗМЕНИЛИ МИР Свой   первый   патент   Эдисон   (рисунок   12)   зарегистрировал   в   22   года. Позже   в   своей   лаборатории   в   Менло­Парк,   штат   Нью­Джерси,   он   работал настолько   продуктивно,   как   «горячие   пирожки»   создавая   революционные новинки, что как­то раз пообещал выдавать по одному мелкому изобретению каждые   10  дней   и   по   одному   крупному   каждые   полгода.   И   хотя   многие   из приписываемых ему открытий были созданы другими людьми, в любом случае Эдисон сыграл немалую роль в формировании современного мира. И сегодня мы вспоминаем самые главные технические достижения американского инженера, максимально повлиявшие на современный мир. Рис.12. Томас Эдисон 18 Электрический счетчик голосов на выборах. Это был первый патент Эдисона. Устройство позволяло избирателям нажимать кнопки «да» или «нет», вместо того чтобы писать на бумаге. К сожалению, спроса на этот прибор не было   ­   как   оказалось,   при   его   использовании   политики   уже   не   могли   столь беззастенчиво   обманывать   присутствующих   и   с   помощью   подтасовок результатов склонять коллег к изменению их мнения. Парламент отказался от изобретения в пользу привычного письменного счета.  19 Рис.13. Электрический счетчик голосов на выборах Автоматический   телеграф.   Чтобы   усовершенствовать   телеграф, Эдисон создал еще один ­ на основе изобретенного им же перфорированного бора ­ для которого не нужен был человек, чтобы печатать сообщение на другом конце.   Эта   новая   технология   увеличила   количество   слов,   передаваемых   в минуту,   с   25­40   до   1000!   Эдисон   также   стал   изобретателем   «говорящего телеграфа». 20 Рис.14. Автоматический телеграф   Электробор.   Предшественником   перфорированного   бора,   который проделывал отверстия в телеграфах, стал электробор, создающий трафарет для пишущего,   который   можно   было   использовать,   чтобы   оттиснуть   чернила   на бумаге и сделать дубликаты. 21 Рис.15. Электробор 22 Фонограф.  Фонограф   записывал   и   воспроизводил   слышимые   звуки сначала   с  помощью   парафиновой   бумаги,  а  затем   с  помощью   металлической фольги на цилиндре. Эдисон создал множество версий за несколько лет, все больше и больше совершенствуя каждую из моделей. Рис.16. Фонограф 23 Лампа накаливания с угольной нитью.  Лампа накаливания Эдисона с угольной нитью представляла собой первый коммерчески выгодный источник электрического освещения. Предыдущие версии были не настолько мощными и для их изготовления использовали слишком дорогостоящие материалы, такие как платина. Рис.17. Лампа накаливания с угольной нитью 24 Электрогенератор.   Эдисон   спроектировал   устройство   для   контроля подачи электричества между устройствами ­ эта идея использовалась во многих его творениях, таких как лампа накаливания. Рис.18. Электрогенератор 25 Кинетоскоп.  Эдисон   искал   способ   создать   «инструмент,   который сделает для глаза то же самое, что фонограф для уха». Кинетоскоп показывал фотографии   в   быстрой   последовательности,   из­за   чего   казалось,   будто изображение двигалось. Рис.19. Кинетоскоп 26 Щелочная   батарея.   Экспериментируя   с   железно­никелевым аккумулятором,   Эдисон   применил   щелочной   раствор,   позволивший   получить более «долгоиграющую» батарею. Этот продукт впоследствии  стал одним из самых продаваемых. Рис.20. Щелочная батарея 27 Универсальный   принтер.  Хотя   Эдисон   не   изобретал   биржевой телеграфный   аппарат,   он   усовершенствовал   собственную   телеграфную технологию, чтобы создать универсальный принтер, который работал быстрее, чем существовавшая версия. Рис.21. Универсальный принтер 28 Все   изобретения   Томаса   Эдисона,   которые   представлены   выше, действительно изменили мир. Большинство из них используется и в наши дни в усовершенствованном виде. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В ходе работы я изучил биографию М. В. Ломоносова и Томаса Эдисона и познакомился с их научными достижениями. Проектным продуктом стала презентация по теме “Научные достижения ученых   физиков   Томаса   Эдисона   и   Михаила   Ломоносова”,   которую   можно использовать на лекциях по физике.  Таким образом, цель работы достигнута; поставленные задачи решены. 29 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Эдисон,   Томас   Алва  [Электронный   ресурс].   –   Режим   доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD %D0%B4%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BD,_%D0%A2%D0%BE %D0%BC%D0%B0%D1%81_%D0%90%D0%BB%D0%B2%D0%B0.  2. Ломоносов,   Михаил   Васильевич  [Электронный   ресурс].   –   Режим доступа: %D0%BE%D0%BD%D0%BE%D1%81%D0%BE%D0%B2,_%D0%9C  https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%BE%D0%BC %D0%B8%D1%85%D0%B0%D0%B8%D0%BB_ %D0%92%D0%B0%D1%81%D0%B8%D0%BB%D1%8C %D0%B5%D0%B2%D0%B8%D1%87.  3. Ломоносов   –   физик  [Электронный   ресурс].   –   Режим   доступа: 4.  ://   www   .  msu     .  html.  .  ru   /  lomonosov https   15 достижений Томаса Эдисона, которые изменили мир  [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://bigpicture.ru/?p=601070.  /  physics    /  science   30