Что не используют ученые для конструирования новой техники
ГДЗ история нового времени 7 класс Дмитриева Русское Слово Задание: § 4 Развитие техники
Стр. 36. Ключевые вопросы
Какие технические новшества появились в Европе в начале Нового времени? Какое значение они имели для развития производства?
— Подвижное основание с рычагом, установленное на мельницах. Теперь стало возможным вращать мельницу, улавливая ветер в любом направлении;
— Верхнебойное водяное колесо, которое приводила в движение вода, поднятая на высоту и падавшая сверху на лопасти, что повышало мощность двигателя.
Стр. 38. Вопрос к рубрике «Работа с источником»
Пейзаж с мельницей. Художник Я. Брейгель Старший. XVII в.
Мельницы часто изображались художниками в Средние века и последующие столетия. Какое хозяйственное значение они имели?
Непременной деталью европейского пейзажа в XV—ХVII вв. были ветряные мельницы. Они были заимствованы у арабов после Крестовых походов. После того, как на мельницах было установлено подвижное основание с рычагом, стало возможным вращать мельницу, улавливая ветер в любом направлении. Первоначально мельницы использовались лишь для перемалывания зерна, но со временем область их применения расширилась. Мельница стала использоваться при производстве масла, бумаги, древесины, тканей, а также для осушения болот и откачки воды.
Стр. 42. Вопрос в середине параграфа
Вспомните, что вы узнали из курса истории Средних веков о цеховых уставах.
Ремесленники составляли основную часть населения города. В каждом городе ремесленники одной специальности объединялись в цехи. Члены цехов назывались мастерами. Обычно мастерские располагались в тех домах, где жили мастера. Мастер выполнял основную работу по изготовлению изделий. Ему помогали подмастерья и ученики.
Чтобы стать мастером, подмастерье должен был на собственные средства изготовить образцовое изделие, которое оценивали члены цеха. Устав цеха определял качество и количество изделий, число подмастерьев и оплату их труда, число учеников, которых обучали за плату. Цеховые уставы преследовали две основные цели: добиться превосходного качества изделий и сохранить равенство среди мастеров. За соблюдением устава следили цеховые старшины. Нарушители несли те или иные наказания. Цехи способствовали развитию ремесел, однако к концу Средних веков они стали задерживать рост производства, поскольку ограничивали число подмастерьев, станков, запрещали использовать новые орудия труда.
Стр. 43. Итоговые вопросы
№ 1. Как вы объясните то, что люди всегда стремились найти дополнительные источники энергии? Какие достижения в этой области были сделаны в Европе в XV—XVII вв.?
В любую историческую эпоху технический уровень цивилизации измерялся способами получения энергии и типами двигателей, которые приводят в действие механизмы и транспорт. В Европе XVI—ХVII вв. для этого по-прежнему широко использовалась сила людей и домашних животных, сжигание дров и древесного угля. Человек приводил в движение станки, гончарный круг. Животные использовались для перевозки руды и угля, в качестве транспорта.
Привычным двигателем было водяное колесо, которое приводило в движение насосы. Известное в Европе ещё во времена Античности, в XV—ХVI вв. оно было усовершенствовано. Его стала приводить в движение вода, поднятая с помощью запруд и желобов на высоту и падавшая сверху на лопасти, что повышало мощность двигателя. Такое колесо стало называться верхнебойным. Водяные колеса использовались в сельском хозяйстве, текстильной, деревообрабатывающей промышленности, горном деле и металлургии, на мельницах и в кузницах.
Источниками энергии также служил огонь. Длительное время в быту и в производстве использовался древесный уголь. Поскольку с развитием производства требовалось всё больше угля, активно вырубались леса, и во многих регионах Европы древесины стало не хватать. Её заготавливали в отдалённых лесах и доставляли по рекам в большие города, но такое топливо становилось слишком дорогим. Впервые в истории человек оказался перед проблемой истощения природных ресурсов в результате его деятельности. В Англии в начале XVII в. стали использовать каменный уголь вместо древесного. К середине XVII столетия англичане научились убирать из угля примеси, серу и смолы, получив кокс. Он давал больше тепла, чем древесина.
Таким образом, успехи европейской экономики раннего Нового времени не были связаны с изобретением новых двигателей или с открытием новых источников энергии. Технический прогресс обеспечивали постепенные усовершенствования, опыт и навыки людей.
№ 2. Объясните, как были связаны горное дело и металлургия. Какое значение имело появление чугуна и стали?
Горное дело было одним из самых высокоразвитых производств. На рудниках применяли множество технических приспособлений: водяные колёса, которые приводили в движение насосы для откачивания воды из шахт, лифты-подъёмники, ленточные транспортёры, с помощью которых добытая порода поднималась наверх, и тяжёлые молоты, размельчавшие её. А для того, чтобы облегчить работу лошадям, тянувшим вагонетки с рудой, придумали металлические рельсы.
Из руды выплавляли металл. В конце ХIV в. вместо небольших плавильных печей стали использовать доменную печь. Она представляла собой огромное сооружение, снабжённое кожаными мехами, приводимыми в движение мощным водяным колесом. Меха нагнетали подогретый воздух, что создавало в печи высокую температуру. Появление доменной печи позволило впервые получить чугун, который разливали в формы, а затем слитки повторно переплавляли, выжигая примеси и углерод. В результате получали сталь или железо высокого качества. В ХVI в. Европа не знала себе равных в производстве металлов и их сплавов.
Первые пушки делались из металлических полос, скреплённых с помощью железных обручей во избежание разрыва от выстрела. Орудия ставили на лафеты с колёсами, которые тащили лошади, а чтобы добиться скорострельности и огневой мощи, пушки собирали в батареи. Огонь артиллерии легко разрушал крепостные стены средневековых городов. Это привело к строительству крепостей с более толстыми стенами Для защиты городов стали использоваться земляные укрепления, в которых ядра увязали.
№ 4. Рассмотрите проблему. Кто выступал в раннее Новое время инициатором применения новых технических устройств, станков? Почему нововведения воспринимались отрицательно представителями традиционных цеховых ремёсел?
Инициаторами применения новых технических устройств стали представители тех ремёсел, где не было вековых цеховых традиций, — книгопечатания, производства бумаги, зеркал, мыла, а также ткачества, которое было самым массовым ремеслом. Был усовершенствован ткацкий станок, ставший таким широким, что его обслуживали два ткача. Теперь можно было изготавливать большие куски ткани, но при этом скорость их изготовления тормозилась ручным прядением нити.
Однако новшества пугали цеховых мастеров, которые не были заинтересованы в механизации производства. Поэтому многие цехи запрещали мастерам устанавливать дополнительные станки, увеличивать количество продукции и что-то менять в привычной технологии. Известно много случаев, когда в XVI в. создавались сложнейшие механические прядильные машины, заменявшие труд сотен людей, но их разрушали возмущённые цеховые ремесленники. Та же участь постигла и первый вязальный трикотажный станок, изобретённый в 1589 г. Уильямом Ли. Традиции, сложившиеся в Средние века, становились тормозом для технического прогресса.
Презентация по физике для 7 класса на тему «Физика и техника»
Описание презентации по отдельным слайдам:
Описание слайда:
Выполнила учитель физики МБОУ «СОШ № 77» г.Кемерово Ломиворотова Дарина Игоревна
Физика и техника
Описание слайда:
Описание слайда:
Архимед (около 287 – 212 гг. до нашей эры)
Ученые Древней Греции
Архимед был одним из величайших ученых Древней Греции. Он занимался изучением законов действия рычагов. «Дайте мне точку опоры, и я сдвину Землю…».И ученый не хвастался. Он это точно высчитал. Архимед первым понял, как меняется давление в жидкостях в зависимости от глубины,
рассмотрел условия плавания тел.
Описание слайда:
Описание слайда:
Галилео Галилей
(1564 – 1642)
Итальянский физик, механик, астроном, один из основателей естествознания. В 1609 г Галилей построил свой первый телескоп. Наблюдения, произведенные с его помощью, разрушили «идеальные сферы» Аристотеля. На Луне были обнаружены горы и кратеры, у Юпитера – 4 спутника.
Влияние Галилея на развитие механики, оптики и астрономии в XVII веке неоценимо. Его научная деятельность, огромной важности открытия, научная смелость имели решающее значение для победы гелиоцентрической системы мира.
Описание слайда:
Исаак Ньютон
(1643 – 1727 )
Английский физик и математик, создавший теоретические основы механики и астрономии, открыл закон всемирного тяготения, единые законы механики, изготовил зеркальный телескоп и многое другое. Вершиной научного творчества Ньютона являются «Начала», в которых он впервые создал единую стройную систему земной
и небесной механики, которая легла в основу всей классической физики. Влияние взглядов Ньютона на дальнейшее развитие физики огромно. «Ньютон заставил физику мыслить по-своему, «классически», как мы выражаемся теперь…» (Вавилов С.И)
Описание слайда:
Михаил Васильевич Ломоносов
(1711 – 1765)
Первый русский ученый-естествоиспытатель мирового значения, человек энциклопедических знаний, разносторонних интересов и способностей, один из основоположников физической химии. Поэт, заложивший основы литературного языка, художник. Историк, поборник отечественного просвещения и развития самостоятельной русской науки.
«…Все перемены, в натуре случающиеся. Такого суть состояния, что сколько чего у одного тела отымется, столько присовокупится к другому… Сей всеобщий естественный закон простирается и в самые правила движения: ибо тело, движущее своею силою другое. столько же оныя у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получает.»
Описание слайда:
Описание слайда:
Описание слайда:
Ярким подтверждением связи науки и техники явился огромный прорыв в освоении космоса. Так, 4 октября 1957 г. в СССР был запущен первый в мире искусственный спутник Земли.
12 апреля 1961 года Юрий Алексеевич Гагарин, гражданин СССР, стал первым космонавтом, облетевшим земной шар.
Большой вклад в научную и техническую разработку космических полетов сделал Сергей Павлович Королев.
Описание слайда:
Первый космонавт Земли
Летчик – космонавт СССР Ю.А.Гагарин
Описание слайда:
21 июля 1969 года впервые была осуществлена посадка на Луну американского космического корабля с астронавтами на борту: Нейлом Армстронгом и Эдвином Олдрином.
Нейл Армстронг
Эдвин Олдрин
Описание слайда:
Важное значение имеют открытия в области физики для развития техники. Автомобили, тепловозы, морские суда, самолеты, кино, телевидение, компьютеры, сотовые телефоны и многое другое было создано после того, как были изучены многие звуковые, тепловые световые, электрические явления.
Физика и техника
Описание слайда:
1. Какие объекты не были созданы на основе физических явлений?
Двигатели внутреннего сгорания
Тепловозы
Стволовые клетки
2. Что не используют ученые для конструирования новой техники?
Древние манускрипты
Компьютеры
Измерительные приборы
3. Без чего можно обойтись в исследованиях космоса?
Космические ракеты
Электронные приборы
Астрологические карты
4. Какое утверждение правильное?
Открытия, сделанные в науке — это результат труда ученых различных стран
Открытия, сделанные в науке — это результат событий или явлений, произошедших естественным способом и случайно обнаруженных учёными
Открытия, сделанные в науке — это изучение предметов и явлений в совокупности с выводами
5. Кто изобрел телескоп?
Галилей
Коперник
Гиппократ
6. На основе трудов каких ученых Исаак Ньютон написал «Математические начала натуральной философии»?
Кеплера и Галилея
Кеплера и Коперника
Коперника и Галилея
7. Кто заложил основы учения о механическом движении?
Ньютон
Архимед
Коперник
Описание слайда:
1. Какие объекты не были созданы на основе физических явлений?
Стволовые клетки
2. Что не используют ученые для конструирования новой техники?
Древние манускрипты
3. Без чего можно обойтись в исследованиях космоса?
Астрологические карты
4. Какое утверждение правильное?
Открытия, сделанные в науке — это результат труда ученых различных стран
5. Кто изобрел телескоп?
Галилей
6. На основе трудов каких ученых Исаак Ньютон написал «Математические начала натуральной философии»?
Кеплера и Галилея
7. Кто заложил основы учения о механическом движении?
Ньютон
Описание слайда:
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Технологии и изобретения в электронике, которые изменили мир
Содержание
Содержание
В 20 веке произошел рывок во многих научных областях, которые перевернули рынок и наполнили его совершенно новыми товарами. Все, что мы сегодня покупаем — от калькулятора до смартфона, от активной колонки до большого ЖК-телевизора, — все это продукты научно-технического рывка, произошедшего в 20 веке. Давайте вспомним самые важные научные прорывы, которые навсегда изменили рынок и нашу жизнь.
Между ключевым открытием в науке или гениальным изобретением и тем моментом, когда индустрия производства товаров начинает пользоваться ими и наполняет рынок совершенно новыми товарами, зачастую проходят десятки лет.
Чарльз Бэббидж, создавший механическую вычислительную машину в 1833 году, прообраз современных компьютеров, вряд ли предполагал, что через полтора столетия миниатюрные цифровые вычислительные машины заполнят все ниши рынка — от наручных часов, мультиварок и стиральных машин, и до смартфонов и персональных компьютеров.
Должно было произойти еще немало научных открытий и придумано изобретений, которые, дополняя друг друга, создали почву для революционного переворота рынка. Одним из таких изобретений стало создание транзистора.
Изобретение транзистора
В первой половине 20 века в электронике активно применялись вакуумные лампы, обладавшие рядом серьезных минусов: высокое тепловыделение, ненадежность, большие размеры. В 1947 году усилиями трех ученых фирмы Bell Telephone Laboratories был изобретен первый биполярный транзистор. Ученые У. Шокли, Д. Бардин и У. Брайтен в 1956 году получили за это изобретение нобелевскую премию по физике.
Потенциал этого изобретения был оценен не сразу и вытеснение вакуумных ламп в электронных устройствах транзисторами затянулось надолго. Все поменяло изобретение в 1960 году МОП-транзистора, который стал фундаментом современной электроники. Сокращение МОП означает «металл-оксид-полупроводник», а еще его называют транзистором с изолированным затвором.
Последовавшая следом миниатюризация электронных компонентов перевернула рынок. Громоздкие устройства стали заменяться небольшими и экономичными. Радиоприемники размером с пачку сигарет, электронные наручные часы и карманные калькуляторы в 1970-х годах уже никого не удивляли.
Но главное предназначение транзистора оказалось в возможности создания компактных и быстрых ЭВМ, электронно-вычислительных машин, которые начали бурное развитие в 1960-х годах. В 1970-х годах произошла их минитюаризация за счет применения интегральных микросхем и, как следствие, нарастающий выход на потребительский рынок.
В конце 1970-х и начале 1980-х годов происходит взрывной рост числа различных домашних компьютеров: Apple II, Commodore 64, ZX Spectrum, Atari 400, Amiga 1000. Возможность играть в компьютерные игры, писать электронную музыку и программировать стала доступна каждому. Рынок электронных развлечений, зародившийся тогда, сейчас превратился в многомиллиардную отрасль, которая двигает прогресс в электронной сфере.
Выход в сентябре 2020 года видеокарт линейки Ampere от Nvidia: GeForce RTX 3090, RTX 3080 и RTX 3070, это прямое следствие и развитие тех первых домашних компьютеров с их скромными разрешениями и 8-ю или 16-ю цветами. Технологические наработки, полученные при развитии игровых видеокарт, той же компанией Nvidia вкладываются в развитие устройств искусственного интеллекта, машинного обучения и персональных суперкомпьютеров NVIDIA DGX Station.
Благодаря миниатюризации транзисторов и интегральных микросхем мы имеем сейчас рынок смартфонов, которые быстро нарастили мощность настолько, что сделали ПК ненужным для многих. Смартфон сейчас — это и средство общения, и замена телевизору, и музыка, и игры, и даже работа. Но все это было бы невозможным без миниатюрных систем питания, таких как литий-ионные батареи.
Литий-ионные батареи и мобильная техника
Уже вначале 1980-х годов была возможность делать очень компактные электронные устройства. Например, домашний компьютер ZX Spectrum вполне можно было сделать мобильным, похожим на современные игровые консоли Nintendo Switch, но все упиралось в отсутствие компактных и емких аккумуляторов. Положение дел на рынке мобильной техники тех лет очень хорошо характеризует популярный анекдот про «суперчасы» и чемодан батареек к ним.
Все изменилось в начале 1990-х годов, когда на рынке появились литий-ионные (li-Ion) батареи. Главный вклад в их развитие внесли ученые из разных стран: Джон Гуденоу, Стэнли Уиттингемиз и Акира Ёсино. Разработка велась с конца 1970-х годов, а в 2019 году интернациональный коллектив получил за изобретение литий-ионных батарей нобелевскую премию по химии.
Устройство литий-ионных батарей довольно простое, а эффективность дает подбор уникальных материалов. Грубо говоря, у li-Ion батареи один электрод сделан из графита, а второй — из оксида кобальта. Разделенные полупроницаемой мембраной, электроды взаимодействуют с электролитом, богатым ионами лития.
Литий-ионные батареи оказались нужны везде — в только-только появившихся мобильных телефонах, ноутбуках, часах, калькуляторах и множестве других электронных устройств. Рынок таких девайсов начал бурно развиваться и если сейчас вы оглядитесь по сторонам, то обязательно увидите маленькое электронное устройство с Li-Ion батареей: смартфон, планшет, смарт-часы, калькулятор, ноутбук или беспроводную мышь.
Литий-ионные батареи сейчас переживают апогей своего развития, их все уменьшающийся вес и увеличивающаяся емкость позволяют строить на их основе даже средства передвижения: электро-самокаты, электро-велосипеды, моноколеса и гироскутеры.
Отдельно стоит упомянуть квадрокоптеры, которые совсем недавно появились на рынке. Их создание было невозможно без миниатюризации управляющей электроники и системы питания. Популярные модели могут держаться в воздухе около получаса, производя качественную видеосъемку.
Но прогресс не стоит на месте и в этом году стали появляться новости о создании атомных батарей со сроком службы в 20 и более лет. Представьте, как изменится рынок мобильной техники, если ее больше не надо будет заряжать.
Изобретение жидкокристаллических экранов
Современная мобильная техника немыслима без ЖК-экрана, который позволил кардинально уменьшить размеры и вес устройств. Еще каких-то 15-20 лет назад ЭЛТ-экраны удерживали лидирующие позиции на рынке ПК, мониторов и бытовых телевизоров, но сегодня на этом рынке безоговорочно царствуют ЖК-дисплеи.
А в мобильной технике и миниатюрной электронике — в наручных часах, калькуляторах, небольших информационных дисплеях, ЖК-экраны стали доминировать еще в 70-х годах прошлого века.
Основой ЖК-экранов является вещество цианофенил, которое, находясь в жидком состоянии, имеет свойства, присущие кристаллам. Первые описания подобных веществ сделал ученый Ф. Ренитцер еще в 1888 году, но никто не знал, как применить их свойства на практике.
В 1930 году ученые из британской корпорации Marconi получили патент на их промышленное применение, но рынок еще не был готов к этой революционной технологии. Как и в случае с другими важнейшими изобретениями, время между первыми работающими образцами и массовым появлением на рынке измеряется десятилетиями.
Только в 1960-х годах компания RCA представила прототип наручных часов с ЖК-экраном. Большой вклад в развитие ЖК-экранов внесла корпорация Sharp, выпустив первый в мире калькулятор CS10A с ЖК-экраном в 1964 году. А в 1976 году на рынке появился первый телевизор с ЖК-экраном диаметром 5,5 дюйма и разрешением 160х120 точек.
В 1980-е годы Sharp остается ведущим разработчиком ЖК-экранов, выпустив в 1987 году первый цветной дисплей диаметром 3 дюйма, основанный на технологии STN (Super-TwistedNematic), а в 1988 году — первый в мире цветной ЖК-дисплей диаметром 14 дюймов.
В 1990-х годах начинается бурное развитие рынка ЖК-экранов, изобретаются новые технологии, такие как IPS (англ. in-plane switching). Небольшие дисплеи понадобились везде — в мобильных телефонах, ноутбуках, видеокамерах и фотоаппаратах.
Сегодня ЖК-экраны окружают нас везде, где бы мы ни находились: телевизор, ноутбук, планшет, смартфон, смарт-часы и даже электронный термометр — везде стоит ЖК-экран. Переоценить их воздействие на мобильную электронику трудно — ведь они компактны, дешевы, позволяют создавать сенсорные экраны и потребляют совсем мало энергии.
На рынке сегодня доминируют три основные технологии изготовления ЖК-дисплеев: TN+film, IPS (SFT, PLS) и MVA. Каждая из технологий имеет свои достоинства и недостатки и, судя по всему, еще долго будут соседствовать на рынке.
Изобретение светодиодных экранов
Яркий свет огромных рекламных панелей, который окружает нас в городах, бегущие цифры на табло рейсов в аэропортах и железнодорожных вокзалов, огромные информационные экраны в биржах и на стадионах — это все светодиодные экраны. Уже мало кто помнит времена, когда все эти экраны и вывески создавались на базе громоздких и прожорливых ламп накаливания. Экономичные и недорогие светодиоды заняли рынок быстро и незаметно.
Первые упоминания о светодиодном эффекте были получены в 1907 году от британского экспериментатора Генри Раунда из компании Маркони Лабс. Он описал электролюминесценцию, которая происходит при прохождении тока в соединении металла и карбида кремния, выражающуюся в желтом, оранжевом и зеленом свечении.
И опять прошло почти полвека между изобретением и его первой практической реализацией. Только в 1962 году был выпущен светодиод красного цвета, который можно было использовать в производстве информационных табло. Разработал его ученый Ник Холоньяк для компании General Electric.
Но светодиоды оставались очень дорогими до 1970-х годов, когда их удешевление совпало с радикальным увеличением их яркости и появлением новых цветов свечения.
А в начале 1990-х годов исследователи из компании Nichia Chemical Industries изобретают недорогие диоды синего и белого цветов, за что впоследствии получили нобелевскую премию по физике.
Нельзя не упомянуть о важнейшей нише светодиодов — системах освещения. Светодиоды за последние 10 лет перевернули рынок систем освещения, вытеснив лампы накаливания и галогенные лампы из наших домов. Энергоэффективные диоды теперь стоят почти в каждой лампочке и уличном фонаре. Подсветка ЖК-экранов, лампочки в фонариках — практически любой источник света сегодня изготавливается с применением светодиодов.
Беспроводные сети — пара слов о Wi-Fi
Современный расцвет мобильной электроники был бы невозможен без удобной и надежной связи между устройствами. Сегодня эта роль лежит на Wi-Fi, самом популярном беспроводном стандарте связи. Это самая молодая технология из упомянутых, ведь стандарт Wi-Fi был разработан совсем недавно, в 1998 году, в лаборатории радиоастрономии CSIRO, в Австралии.
Максимальная скорость стандарта Wi-Fi 802.11a в 1999 году составляла внушительные для тех лет 54 Мбит/с. А сегодня, спустя 20 лет, в стандарте 802.11ax скорость доходит до 11 Гбит/с.
За какие-то 10 лет практически в каждой квартире появилась Wi-Fi-точка, которая позволяет нашим мобильным устройствам получать интернет на огромной скорости. Сложные онлайн-игры, видеосвязь, музыка, а тем более — видео высокой четкости на наших смартфонах, все это заслуга Wi-Fi-связи.
Итоги
Анализируя ключевые научные прорывы, которые перевернули рынок электронных устройств, сразу замечаешь два фактора, которые заметно влияют на итоговый результат.
Во-первых, это заметный временной интервал между изобретением и практическим внедрением технологии. Иногда проходит полвека, прежде чем гениальное изобретение начинает приносить плоды. Но, в последние годы этот интервал становится все короче, ведь научно-технический прогресс ускоряется.
А во-вторых, очень заметно такое влияние прорывов в разных областях науки и техники, что потом, спустя несколько десятилетий они, дополняя друг друга, позволяют создать совершенно новое устройство.
И смартфон, с которого, скорее всего, вы читаете этот текст — это и миниатюрные транзисторы в интегральных микросхемах, и мощная li-Ion батарея, и ЖК-дисплей, подсвеченный светодиодами, и Wi-Fi связь, позволяющая получать быстрый интернет без проводов.
Уберите из этой формулы что-то одно, и устройство уже не cможет существовать в том виде, к которому мы все привыкли.