Презентація "Видатні вчені-фізики та їх відкриття"

Видатні вчені-фізики та їх відкриття. Робота учнів 9-Б класу Бернавеги Юлії та Попової Дарини. Шкільне наукове товариство “Креатив”2025р.

Актуальність теми. У презентації ознайомимо вас із батьками –засновниками науки фізики-Галілео-Галілеєм та Ісааком Ньютоном:Історичні довідки про вчених. Основні наукові відкриття вчених. Досліди, які ми відтворили в наших умовах. Покажемо, який подальший хід розвитку науки фізики , як вона інтегрується з іншими природничими й точними науками Доведемо,що поштовх, який зробили ці велетні в науку, допомагає сучасній фізиці розв’язувати проблеми сьогодення.

Галілео Галілей (1564-1642) Італійський мислитель епохи Відродження,Оновоположник експериментально-математичного методу вивчення природи.  Саме від Галілео Галілея бере початок фізика як наука. Людина з унікальними здібностями: за професією лікар,любив поезію й сам писав вірші, озброїв астрономію телескопом. Його відкриття у фізиці привели до створення фізичних приладів й застосування їх у практичній діяльності людини.

Від телескопа Галілея до телескопів Габбла й Джеймса Веба Галілео Галілей був першим, хто направив зорову трубу в небо, перетворивши її в телескоп. У 1609 році він створив свою першу зорову трубу з триразовим збільшенням. У тому ж році він побудував телескоп з восьмиразовим збільшенням довжиною близько півметра. Пізніше ним було створено телескоп, який давав 32-кратне збільшення. Довжина телескопа була близько метра, а діаметр об’єктива – 4,5 см. Це був дуже недосконалий інструмент, але за його допомогою було зроблено багато відкриттів. Перші телескопи використовували для спостережень за ворожими кораблями. За 5 століть телескопи значно вдосконалили. Їх виводять на навколоземну орбіту, щоб уникнути поглинання випромінювань небесних тіл земною атмосферою.34 роки пропрацював у космосі радіотелескоп Габбла із діаметром дзеркала 2,5м. На зміну йому приходить телескоп Джеймса Веба із діаметром дзеркала 6,5 м, який рухається навколо Сонця на відстані 1,5 км від Землі. За допомогою космічних телескопів досліджують Всесвіт від його зародження до сьогоднішніх днів .

Основні астрономічні відкриття Галілей вважається батьком спостережної астрономії оскільки він був одним із найперших, хто використав телескоп для спостереження небесних тіл, й зробив низку видатних астрономічних відкриттів: підтвердження існування фаз Венери; спостереження чотирьох найбільших  супутників Юпітера, які пізніше були названі галілеєвими; аналіз місячних кратерів, гір і виявлення плям на Сонці;дослідив Чумацький Шлях; за допомогою телескопічних спостережень довів правильність  геліоцентричної теоріїї  будови  Сонячної системи, його твір «Діалог про дві системи – птолемеєву та коперникову» було занесено до числа заборонених книг, а самого вченого притягнули до суду інквізиції.

Основні наукові відкриття  Закон інерції: Галілей сформулював закон інерції, який стверджує, що тіло зберігає стан рівномірного прямолінійного руху або спокою, якщо на нього не діють зовнішні сили. Це інерція допомагає встановлювати світові рекорди при стрибках у висоту й довжину, при метанні молота й списа. Коли б не інерція – всі планети зійшли б зі своїх орбіт, Місяць упав би на Землю, а Земля у свою чергу, впала б на Сонце. І так сталося б і з іншими планетами. Як твердить Галілео Галілей,,щоб тіло рухалося його не потрібно постійно штовхати(як трактував Арістотель), а йому потрібно не заважати. Цей закон став основою для пізніших досліджень Ісаака Ньютона і є одним з фундаментальних принципів класичної механіки. Дослід на підтвердження руху тіл за інерцією. Принцип відносності: Галілей розробив принцип відносності, згідно з яким закони фізики однакові для всіх спостерігачів, які рухаються рівномірно і прямолінійно. Згодом цей закон ліг в основу вивчення класичної механіки

Основні наукові відкриття. Закон вільного падіння. Експериментуючи з падінням тіл із Пізанської вежі, Галілей довів, що всі тіла, незалежно від їхньої маси, падають з однаковим прискоренням у вакуумі, якщо не враховувати опір повітря. Цей закон суперечив ідеям Арістотеля, який вважав, що час падіння масивних тіл коротший, тому що їм важче знайти місце у Всесвіті. Пізніше Ньютон сконструював трубку, з якої можна було відкачувати повітря, доводить, що на падінніня тіл впливає середовище. Динаміка й маятник: Галілей дослідив властивості маятника й встановив, що період його коливань не залежить від амплітуди, а тільки від довжини. Це відкриття стало основою для створення маятникового годинника..

Дослідження рухів тіл у полі тяжіння Землі Галілео Галілей дослідив, що траєкторія руху тіла (пряма, коло, парабола) залежить від початкових умов- швидкості та її напряму. Дальність польоту тіла найбільша, коли йому надають швидкість напрямлену під кутом 45 градусів до горизонту. Де практично використовуємо відкриття вченого? Рятувальники використовують брандспойт , який напрямляють під кутом 45 градусів до горизонту щоб погасити пожежу на найдальших ділянках. Якщо поливаємо город, то направляємо шланг з водою під кутом 45 градусів, щоб полити рослини,які ростуть найдальше . Щоб тіло стало штучним супутником Землі, йому надають швидкості 7.9 км/с напрямлену горизонтально. Постріл із гармати влучить в ціль, розташовану найдальше, якщо ствол гармати направити під кутом 45 градусів до горизонту

Люстра Пізанського собору

Дослідження коливань люстри. Люстра Пізанського собору звисає з-під купола на 49-метровому підвісі. Із бронзовою люстрою, що знаходиться в італійському місті Піза, пов’язане перше відкриття Галілея. У 1583 р. 19-річний Галілео Галілей перебував на архієрейському богослужінні й звернув увагу на коливання цієї люстри, яка розгойдувалась від протягу. Удари свого пульсу Галілео використовує як годинник і зауважує, що час одного коливання люстри залишається незмінним, хоча розмахи коливань стають меншими. Коливання люстри дало життя маятниковим годинникам.

Ісаак Ньютон (1642—1727) Англійський вчений, який зробив революційні відкриття у фізиці, математиці, астрономії та інших науках

Основні наукові відкриття1  Закон всесвітнього тяжіння: описує силу притягання між двома масами. Ця сила є прямо пропорційною добутку мас і обернено пропорційною квадрату відстані між ними. Сила притягання властива всім тілам у Всесвіті, але помітна лише у випадку , коли маси тіл порівняні із масами небесних тіл . Сила тяжіння. Кожному небесному тілу властива сила тяжіння, тобто сила з якою воно притягує тіла, які знаходяться на його поверхні або поза ним. Чим більша маса тіла, тим більша й сила тяжіння. Серед планет Сонячної системи найбільша сила тяжіння у Юпітера. На Місяцеві сила тяжіння менша ніж на Земліі у 6 разів. Для Землі досить зручне розташування в Сонячній системі (третя від Сонця )тому що, удари метеоритів Юпітер відтягує на себе.

Допомога від Землі у запуску ракет. Стартові майданчики для запуску ракет розташовані якомога ближче до екватора. Причина полягає в тому, що тут менша сила тяжіння. В космос легше потрапити, якщо можна отримати допомогу від нашої планети. На екваторі Земля обертається навколо своєї осі зі швидкістю 1650 км/год відносно центру планети. Що ближче до екватора відбувається запуск ракети в космос, то менше потрібно палива для подолання гравітації Землі, оскільки можна використовувати швидкість обертання планети.

Допомога від Землі у запуску ракет. Україна бере участь у міжнародному проєкті “Морський старт”. Космодром, з якого стартують ракети, плавуча платформа, цілий штучний острів у морі. За допомогою ракети “Зеніт” здійснено 36 запусків. Беручи участь у спільному українсько-бразильському проєкті ( на півдні Бразилії, 600 км до екватора) використовують ракету-носій “Циклон -4”.

Закони класичної механіки Три закони руху Ньютона: У своїй роботі "Математичні начала натуральної філософії" Ньютон виклав три фундаментальні закони руху:  Перший закон (закон інерції): Тіло зберігає стан спокою або рівномірного прямолінійного руху, якщо на нього не діють зовнішні сили.  Другий закон: Прискорення тіла пропорційне силі, яка на нього діє, і обернено пропорційне масі тіла. Третій закон: Кожній дії є рівна і протилежна протидія.

Інерція

Інерція корисна і шкідливаІнерція на уроках фізкультури Довжина стрибка з розбігу значно більша, ніж із місцяІнерція на дорозі Під’їжджаючи до дороги із заокругленням, зменшуємо швидкість, тому що”занесе.” Не гальмуємо різко передніми гальмами велосипеда, бо вилетимо. Не перебігаємо дорогу перед рухомим транспортом.Із вимкненим двигуном автомобіль проїжджає до зупинки гальмівний шлях, довжина його залежить від початкової швидкості автомобіля,(велика чи мала) ,стану дороги (суха чи мокра, льодяна , грунтова чи асфальтована). Вивчаючи гальмівний шлях, інспектори ДАІ знаходять винуватця дорожно- транспортної пригоди . У автобусі тримаємось за поручні, якщо місце стояче .

Інерція корисна і шкідливаІнерція у космосі Космічний корабель рухатиметьсяься за інерцією після того ,як буде вимкнено його двигунІнерція у супермаркеті У супермаркетах біля кас напої у скляних пляшках не ставимо на стрічку, а кладемо ,щоб запобігти їх падінню під час її зупинки.Інерція на залізниці Під час транспортування автомобілів та інших вантажів залізницею ,їх добре закріплюють.Інерція під час руху по сходах Збігаючи по сходах, на поворотах тримаємось за поручні.Інерція на городі Вириваючи бур’ян якщо різко смикнемо за вершок , то корінець залишиться в землі. Щоб вирвати з коренем, потрібно тягнути за стебло повільно.

Ремені безпеки Ремені – один з найважливіших елементів пасивної безпеки, які запобігають травмуванню. Їх почали використовувати набагато раніше подушок. Ремінь утримує пасажира і водія в кріслі, щоб в момент аварії зменшити силу удару людини об тверді поверхні машини, запобігає “вилітанню” людини в лобове скло при різкому гальмуванні в момент зіткнення. Залежно від кількості кріплень, сучасні ремені безпеки діляться на:3-точковий. Утримує грудну клітку і поясницю. Відповідно кріпиться в 3-х точках салону.4-точкові. Використовується в деяких моделях позашляховиків і для спортивних автомобілів. Ремені кріпляться до крісла, проходять через обидва плеча і поперекову область.5-точковий. Використовуються для утримання вагітних, дітей та професійних гонщиків. В системі є грудна, поясна та додаткова стрічка, яка пропускається між ногами для більш жорсткої фіксації. Ремінь безпеки повинен бути завжди в робочому стані і використовуватися в автомобілі в кожній поїздці.

Наукові відкриття в оптиціНьютон провів важливі дослідження в галузі оптики. Він експериментально довів, що біле світло складається з кольорових променів, розклавши його за допомогою призми. В іншому досліді зібрав спектр у білий колір. Пропускаючи через призму світло одного кольору , тобто монохроматичне, спектру не помічалось.

Теорія кольору Ньютон розробив теорію кольору, згідно з якою кольори є результатом розсіювання світла на різні частоти -дисперсія. Він пояснив, що призма не створює кольори, а лише розкладає біле світло на складові спектра. Як твердив І. Ньютон, ввесь навколишній світ бачимо різнокольоровим завдяки властивостям світла відбиватися, поглинатися, розсіюватися. Колір прозорих тіл визначається тим кольором, які вони пропускають. Пляшка зелена,бо пропускає зелений колір. Яблуко червоне, бо поглинає всі кольори, а червоний відбиває . Трава чи альбом зелені, бо відбивають зелений колір.

Кольорове бачення людиною Ньютон стверджує, що основними є сім кольорів: red, orange, yellow, green, blue, indigo та violet. В українській термінології –це червоний, оранжевий,жовтий, зелений, блакитний, синій та фіолетовий. Відповідно до нумерології сім планет у Сонячній системі, сім нот у нотному стані, сім кольорів райдуги. Всі решта відтінків є результатом змішування кольорів. Як бачить людина? На сітківці ока є 3 види рецепторів- колбочок, які відповідають за червоний, зелений та синій колір. Світлочутливість колбочок невисока, тому для доброго сприйняття кольору потрібна достатня  освітленість або яскравість. Найбагатші колірними рецепторами центральні частини сітківки. Людина розрізняє 60 відтінків кольорів, які утворюються із цих трьох основних. В утворенні кольорів важливий такий елемент як родопсин, який утворюється, коли достатньо вітаміну А , або просто споживати багато моркви, щоб його поповнювати. Кольорова картинка на екрані телевізора також утворена змішуванням кольорів зеленого, червоного й синього.

Коло кольорів Ньютона з книги «Оптика» 1704 року, що демонструє подібність між кольорами та музичними нотами.

Який зв’язок між енергією та кольором в природі? Енергія найменша у червоних й найбільша у фіолетових променів. На пагорбах у Довжку ранньої весни зацвітає сон-трава-пухнаста квіточка фіолетового кольору. Такий колір накопичує енергію й спрямовує її в середину квітки на зав’язь. Таким чином, квітка не вимерзає, хоч надворі мінусова температура й лежить сніг.

Відкриття Ньютона в астрономіїВчений «подарував» світу закон всесвітнього тяжіння, дав пояснення того, як планети рухаються навколо Сонця і як Місяць рухається навколо Землі. Він був першим, хто вивчив і пояснив такі явища, як припливи в океанахЄ винахідником телескопа – рефлектора з увігнутим дзеркалом і нової теорії, яка говорить про те, що світло складається з дрібного потоку корпускул – частинок. Довів, що закони Кеплера є наслідками закону всесвітнього тяжіння. Показав, що Земля має форму стиснутого еліпсоїда обертання; визначив величину стиснення Землі, пояснив явище прецесії (відхилення земної осі) під дією Місяця і Сонця та екваторіальну опуклість Землі; показав можливість визначити за рухом супутників масу планет

Висновок “Найблагородніший шлях до успіху - це знання й мислення” Теодор Рузвельт. Здобувши освіту й вивчаючи навколишній світ, ці два генії 16 -17 століття, Галілео Галілей та Ісаак Ньютон, стали батьками- засновниками науки фізики, зокрема класичної механіки. Пізніше, у 19 столітті, їхні наукові надбання були використані А. Ейнштейном у створенні теорії руху тіл із швидкостями близькими до швидкості світла, тобто теорії відносності. Озброєння астрономії телескопами, використання закону всесвітнього тяжіння, дослідження в оптиці, відкрило дорогу до нових відкриттів, дослідження таємниць Всесвіту, його вплив на Землю,на життєдіяльність людини. У розв’язанні проблем сьогодення- освоєння відновних джерел енергії, зміна клімату-також неабияка заслуга цих геніїв, які своїми знаннями “перевершили людство.”