Учебное-методическое пособие «Методические рекомендации к выполнению внеаудиторных самостоятельных работ по физике»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ПЕРМСКОГО КРАЯ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

«ПЕРМСКИЙ ТЕХНИКУМ ОТРАСЛЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»

Белева Александра Алексеевна

 

Методические рекомендации к выполнению

внеаудиторных самостоятельных работ по физике

 

Учебное-методическое пособие

Пермь 2016

 

Содержание.

Введение

Учебное-методическое пособие «Методические рекомендации к выполнению внеаудиторных самостоятельных работ по физике» созданы для успешного выполнения исследовательских работ, написания эссе и рефератов, написания очерков о физических явлениях, открытиях м законах.

Пособие состоит из двух частей. В теоретической части описаны инструкции по выполнению вышеописанных работ. Представлена краткая характеристика написания эссе, реферата, организации и планирования исследовательского процесса.

Практическая часть - практические рекомендации для написания введения, заключения исследовательских работ, а так же требования к ее оформлению и печатному изданию.

Пособие предназначено для обучающихся ССУЗов.

Глава I. Методические рекомендации к написанию внеаудиторных самостоятельных работ.

В процессе изучения физики Вам предстоит выполнить внеаудиторную самостоятельную работу: написать эссе, рефераты, краткие очерки о физических явлениях и выполнить исследовательские работы.

1.1.Методические рекомендации к написанию реферата

Реферат – краткое изложение научной и специальной литературы по определенной проблеме. Реферат обязательно должен иметь характер научного исследования.

При написании реферата необходимо придерживаться его структуры, которая представлена на рис 1.

Введение включает: обоснование проблематики и актуальности выбранной темы; определение цели и задач, небольшой обзор литературы, оценку степени изученности проблемы.

Основная часть - точка зрения автора на основе анализа научно-популярных статей, литуроведческих источников по данной проблеме, сопровождаемая выводами, сравнениями разных точек зрения по каким-либо вопросам

Заключение –содержит выводы, вытекающие из содержания основной части , резюмируется достижение цели и решение поставленных во введении задач.

 

Рис.1 структурная схема реферата

 

Тема реферата, предложенная преподавателем, отражает предмет изучения, к которому требуется найти информацию и разрешить поставленную проблему. Первый шаг для разрешения проблемы - поиск источников информации. Второй шаг – весь текст или выбранные фрагменты необходимо мысленно проработать, т.е. выделить главное в тексте, выписать основные аргументы и сделать выводы. Необходимо также проанализировать, какие из утверждений автора носят проблематичный, гипотетический характер, и уловить скрытые вопросы. Наилучший способ научиться выделять главное в тексте, улавливать проблематичный характер утверждений, давать оценку авторской позиции — это сравнительное чтение, в ходе которого приходится знакомиться с различными мнениями по одному и тому же вопросу, сравнивать весомость и доказательность аргументов сторон и делать вывод о наибольшей убедительности той или иной позиции. Проанализировав несколько источников информации можно смело приступать к написанию реферата.

Реферат подразумевает точное, краткое логическое изложение материала, соблюдение единого литературного стиля изложения. При цитировании текста необходимо сделать ссылку

на автора, название источника, издательство, год издания и обязательно указать страницу, ссылка указывается в скобках рядом с цитатой, которая должна быть дословной и заключается в кавычки.

Например: (Абульханова-Славская, 1994, с. 12). 

Если же Вы пересказываете мысль, то Вы не должны искажать основную мысль автора. Ссылка при этом так же обязательна, однако достаточно указать имя автора и год издания источника. 
Например: (Абульханова-Славская, 1994). 

Однако при этом в списке литературы дается полное библиографическое описание каждого использованного источника. 

Например: 
Абульханова-Славская К.А. Социальное мышление личности: проблемы и стратегии исследования // Психологический журнал. 1994. № 4. С.11-23. 

Если в анализируемых источниках мнения авторов по исследуемой проблеме не совпадают, то нужно провести их сравнительный анализ и написать собственную точку зрения. Каждая глава пишется с новой страницы.

При оформлении реферата применяют таблицы и графики, которые должны сопровождаться анализом. Большие таблицы помещаются в приложении.

1.2.Методические рекомендации к написанию эссе.

С точки зрения Л.П. Крысиной эссе - это очерк, трактующий какие-нибудь проблемы в свободной форме.

Построение эссе – это ответ на вопрос или раскрытие темы, которые основаны на классической системе документов, ведущей по теме от начала к заключению.

При написании эссе необходимо соблюдать его структуру, которая представлена на рис 2.

 

Введение – постановка проблемы, определение основного вопроса эссе

Основная часть – ответ на поставленный вопрос (решение проблемы). Анализ не менее двух - трех точек зрения из различных источников (статей, сайтов, литературных источников): тезис, доказательство, иллюстрации, под вывод, являющийся частичным ответом на поставленный вопрос

Заключение – резюмируется мнение автора (окончательный ответ на поставленный вопрос во введении), и указываются перспективные направления возможных исследований по данной тематике

 

Рис.2. структурная схема эссе.

Свои мысли нужно излагать в виде кратких тезисов, которые подкрепляются доказательством, т.е. за тезисом следует аргумент (факты, явления общественной жизни, события, жизненные ситуации, научные доказательства, ссылки на мнения ученых). В пользу каждого тезиса лучше всего приводить два аргумента.

Прежде чем написать эссе, необходимо изучить и законспектировать выбранную литературу, затем уточнить структуру своей работы и приступить к написанию текста и оформлению эссе.

Правила конспектирования:

1. разделите ваш блокнот на две колонки. В левой колонке сделайте конспект того материала, который читаете. В правой колонке - напишите собственные комментарии и критические замечания к тексту, который вы читаете.

2. Сделайте сравнительный анализ содержания данного конспекта с другими фактами, о которых вы ранее читали, слышали.

При написании ЭССЕ Вы обращаетесь к читателю, ведь основная цель эссе – заинтересовать читателя, донести до него свою точку зрения, заставить задуматься над прочитанным, сделать свои собственные выводы по исследуемым вопросам.

В отличие от реферата, который адресован любому читателю, эссе - это реплика, адресованная подготовленному читателю (слушателю), поэтому начинается с "Я хочу рассказать о...", а заканчивается "Я пришел к следующим выводам...", 

Для удобства можно воспользоваться таблицей №1

Таблица №1 клише для написания эссе

Основная часть строится на основе аналитической работы с используемыми и цитируемыми литературными источниками. В зависимости от поставленного вопроса анализ проводится на основе следующих категорий: причина-следствие; общее -особенное; часть-целое; форма-содержание. Количество цитат в тексте должно быть ограничено необходимостью подтверждения того или иного положения автора, но не носить характер сплошного текста. При использовании цитат необходимо давать ссылку на используемый источник.

1.3. Методические рекомендации к проведению исследовательской работы.

Исследовательская работа – это поисковое исследование, направленное на выявление и, возможно, решение какой-либо проблемы

Исследование - это путь от идеи (мечты) до ее практического воплощения.

Основные средства (инструменты) исследования:

совокупность научных методов;

совокупность понятий, терминов, связанных между собой и образующих язык науки.

Главное предназначение метода обеспечить решение проблемы.

Планирование исследования.

Первый этап – подготовительный включает в себя:

выбор темы;

обоснование проведения исследования;

определение гипотезы;

целей и задач;

разработка плана или программы исследования;

подготовка средств исследования.

второй этап – исследовательский включает в себя:

систематическое изучение литературы по теме, архивных данных, статистики;

проведение теоретических и эмпирических исследований;

обработка обобщение и анализ полученных данных;

объяснение новых полученных данных;

аргументирование и формулировка положений, выводов практических рекомендаций;

третий этап - оформление работы по госту для выступления и публикации;

четвертый этап - внедрение результатов исследования в практику (может отсутствовать).

Все четыре этапа проведения исследования можно свести в схему, которая представлена на рисунке 3

 

Тема должна отражать проблему, цель и задачи

 

Актуальность включает необходимость получения новых данных и проверку новых методов, которые устранят пробел в исследовании чего-либо.

 

Проблема предлагает исследование неизвестного, того что предстоит доказать, открыть, изучить с новых позиций.

 

Цель - конечные, научные и практические результаты, которые должны быть достигнуты в итоге проведения его исследования.

Объект – это пространство для исследования. Предмет- конкретная проблема исследования, отражающая свойства объекта исследования.

 

Задачи последовательные этапы организации и проведения исследования с начало до конца

 

Гипотеза исследования это основание, предположение, суждение о закономерной связи явлений

 

Методика исследования это совокупность приёмов, способов исследования, порядок их применения и вид интерпретации полученных с их помощью результатов

 

Результаты исследования изложение наблюдений, результаты опытов, измерений, сравнений и их интерпретация

 

Выводы исследования – ответы на вопросы поставленных задач, в виде сжато изложенных пунктов. Вывод о проверке гипотезы

 

Схема 3. Структура исследовательской работы

Удачная, четкая в смысловом отношении формулировка темы уточняет пробле­му, очерчивает рамки исследования, конкретизирует основной замысел, создавая тем самым предпосылки успеха работы в целом.

В процессе формулирования проблемы важное значение имеет постановка вопросов и определение противоречий.

Выдвижение проблемы предполагает далее обоснование актуальности исследования. При ее формулировании необходимо дать ответ на вопрос: почему данную проблему нужно изучать в настоящее время. После определения актуальности необходимо определить объект и предмет исследования.

Объект исследования интерпретируется как процесс, на что направлено познание или явление, порождающее проблемную ситуацию и избранное для изучения.

В каждом объекте можно выделить несколько предметов исследования.

Предмет исследования  – конкретная проблема в выбранном поле деятельности, рассмотренная под определенным углом в определенных условиях. Он может представлять собой отношения, взаимосвязи, условия, причинно-следственные связи. 

Из предмета исследования вытекают его цель и задачи.

Цель формулируется кратко и предельно точно, в смысловом отношении выражая то основное, что намеревается сделать исследователь. Цель конкретизируется и развивается в задачах исследования.

Первая задача, как правило, связана с выявлением, уточнением, углублением, методологическим обоснованием сущности, природы, структу­ры изучаемого объекта.

Вторая - с анализом реального состояния предмета исследования, динамики, внутренних противоречий развития.

Третья - со способностями преобразования, моделирования, опытно-экспериментальной проверки.

Четвертая - с выявлением путей и средств повышения эффективности совершенствования исследуемого явления, процесса, т.е. с практическими аспектами работы, с проблемой управления исследуемым объектом.

Гипотеза должна представлять собой логическое научно обоснованное, вполне вероятное развернутое предположение, подробно излагающее модель, методику, систему мер, то есть технологию того нововведения, в результате которого ожидается достижение цели исследования.

Гипотеза требует специального доказательства для своего окончательного утверждения в качестве теоретического положения.

Гипотезы бывают:

описательные (предполагается существование какого-либо явления);

объяснительные (вскрывающие причины явления);

описательно-объяснительные.

К гипотезе предъявляются определенные требования:

она не должна включать в себя слишком много положений, как правило, одно основное, редко больше;

в ней не должны содержаться понятия и категории, не являющиеся однозначными, не уясненные самим исследователем;

при формулировке гипотезы следует избегать ценностных суждений, гипотеза должна соответствовать фактам, быть проверяемой и применимой к широкому кругу явлений;

требуется безупречное стилистическое оформление, логическая простота, соблюдение преемственности.

Гипотезы с различными уровнями обобщенности, их можно отнести к инструктивным или дедуктивным.

Например, дедуктивная гипотеза, как правило, выводится из уже известных отношений или теорий, от которых отталкивается исследователь. В тех случаях, когда степень надежности гипотезы может быть определена путем статистической переработки количественных результатов опыта, реко­мендуется формулировать нулевую или отрицательную гипотезу. При ней исследователь допускает, что нет зависимости между исследуемыми факторами (она равна нулю).

Формулируя гипотезу, важно отдавать себе отчет в том, правильно ли мы это делаем, опираясь на формальные признаки гипотезы:

адекватность ответа вопросу или соотнесенность выводов с посылками (иногда исследователи формулируют проблему в определенном, одном плане, а гипотеза с ней не соотносится и уводит человека от проблемы);

правдоподобность, т. е. соответствие уже имеющимся знаниям по данной проблеме (если такого соответствия нет, новое исследование оказы­вается изолированным от общей научной теории);

проверяемость.

Второй этап работы содержит:

выбор методов и разработку методики исследования;

проверку гипотезы;

непосредственное исследование;

формулирование предварительных выводов, их апробирование и уточнение;

обоснование заключительных выводов и практических рекомендаций.

Классификация методов исследования приведена в таблице №2

Таблица №2. Классификация методов научного исследования

В исследовании мало составить перечень методов, необходимо написать план исследования, развернутый во времени (методику). Несмотря на свою индивидуальность, при решении конкретной за­дачи методика исследования имеет определенную структуру. Ее основные компоненты:

-теоретико-методологическая часть, концепция, на основании которой строится вся методика;

- исследуемые явления, процессы, признаки, параметры;

- субординационные и координационные связи и зависимости между ними;

- совокупность применяемых методов, их субординация и координация;

- порядок применения методов и методологических приемов;

- последовательность и техника обобщения результатов исследования;

- состав, роль и место исследователей в процессе реализации исследовательского замысла.

Реализация методики исследования позволяет получить предварительные теоретические и практические выводы, содержащие ответы на решаемые в исследовании задачи.

Эти выводы должны отвечать следующим методическим требованиям:

- быть всесторонне аргументированными, обобщающими основные итоги исследования;

- вытекать из накопленного материала, явля­ясь логическим следствием его анализа и обобщения.

При формулировании важно избежать двух нередко встречающихся ошибок:

- своеобразного топтания на месте, когда из большого и емкого эмпирического материала делаются весьма поверхностные, ограниченные выводы;

- непомерно широкого обобщения, когда из незначительного фактического материала делаются неправомерно широкие выводы.

Логика каждого исследования специфична. Исследователь исходит из характера проблемы, целей и задач работы, конкретного материала, которым он располагает, уровня оснащенности исследования и своих возможностей.

Третий этап 

Работа редактируется согласно стандартам, а также оформляются тезисы для публикации в печатные издания.

Редактирование материалов исследовательской работы - трудоемкое и очень ответственное дело, неотъемлемая часть научного исследования.

Вычленить и сформулировать основные идеи, положения, выводы и рекомендации доступно, достаточно полно и точно - главное, к чему следует стремиться исследователю в процессе литературного оформления материалов.

Для публикации в печатных изданиях результатов исследовательской работы необходимо оформление тезисов.

Тезис - вид плана, краткое изложение какого-нибудь положения, идеи, а также одной из основных мыслей лекции, доклада, сочинения. В идеале каждый пункт плана можно развернуть в тезис положение, кратко излагающее какую-либо идею, а также одну из основных мыслей, лекции, доклада, сочинения.

Образец выполнения тезисов для публикаций находится в приложении 1.

Оформление работы не сразу и не у всех получается, так как это тесно связано с доработкой тех или иных положений, уточнением логики, аргументации и устранением пробелов в обосновании сделанных выводов и т. д. Многое здесь зависит: от уровня общего развития личности исследователя, его литературных способностей и умения оформлять свои мысли.

Четвертый этапы (заключительный)

Этап строится на основе апробации и внедрения полученных результатов в практику.

1.4.Методические рекомендации к написанию очерка о физическом законе или явлении.

При написании очерка для того, чтобы оно было выполнено на хорошем уровне, чрезвычайно важно то, как используются эмпирические данные и другие источники (особенно качество чтения). Все (фактические) данные соотносятся с конкретным временем и местом, поэтому прежде, чем их использовать, убедитесь в том, что они соответствуют необходимому для ваших исследований времени и месту. Для написания очерка можно использовать план.

План рассказа о физическом законе.

1.Что устанавливает (определяет, утверждает) закон?

2.Кем открыт и в каком году?

3.На основании , каких данных сформулирован?

4.Какие величины связывает?

5.Основная формула

6.Частные случаи

7.Опыты, подтверждающие закон

8.Его причинная обусловленность

9.Границы применимости

10.Практическое использование

11.Формулировка закона

План рассказа о физическом явлении.

1.Признаки явления, по которым оно обнаруживается (или определение)

2.Условия, при которых протекает явление.

3. Связь данного явления с другими.

4. Объяснение явления на основе научной теории.

5. Примеры использования явления на практике (или проявления в

природе)

План рассказа о физическом открытии.

1.Историческая обусловленность открытия: что было известно об этом вопросе к началу работ ученого.

2.Суть открытия

3.Как повлияли на него черты характера ученого?

4.Как воспринимали современники открытие?

5.Какое оно имело значение для науки и практики?

Глава II. Практические рекомендации написания исследовательской работы.

Из всех видов самостоятельных работ особое внимание следует уделить исследовательской работе, которую предстоит сделать каждому в процессе изучения физики или любой другой дисциплины, поэтому хотелось бы дать несколько советов.

I. Рекомендуемая структура работы

Введение: излагается цель и задачи работы, обоснование выбора темы и её актуальность. Объём, до 1-2 страницы.

Теоретическая часть - это точка зрения автора, основанная на анализе литературы по выбранной проблеме. Объём, до12-15 страниц.

Практическая часть - это доказательная экспериментальная часть Объём, до12-15 страниц.

Заключение должно быть кратким, четким. Выводы должны вытекать из содержания теоретической и практической части. Объём: 1-3 страницы.

Приложения с таблицами, графиками, диаграммами.

Список используемой литературы.

Список сайтов.

II.Для написания актуальности исследования можно воспользоваться клише:

Актуальность данного исследования обусловлена тем, что в современной науке (практической жизни) накоплен значительный материал о….

Этот материал необходимо осмыслить, структурировать, обобщить и представить как совокупность знаний об…

Первыми исследователями, занимающими изучением данной проблемы являются…., однако…

III. Если тема исследовательской работы связана с исследованием влияния солнечной активности на дорожно- транспортные происшествия (ДТП) в Пермском Крае, то проблема исследования звучит так: необходимость проведения исследования влияния солнечной активности на ДТП, совершаемые в Пермском Крае

В качестве объекта исследования не следует писать следующие словосочетания: солнечная активность или ДТП в Пермском Крае. Необходимо написать следующим образом:

1) процесс влияния солнечной активности на ДТП (если рассматривать объект как процесс);

2) связь ДТП с солнечной активностью (если рассматривать объект как носитель изучаемого явления)

Предмет исследования – причины ДТП, связанные с солнечной активностью.

Для формулирования гипотезы можно использовать словосочетания:

• предположим; • возможно; •если….то; • допустим; • что, если.

Например, если пик солнечной активности совпадает с пиком ДТП, то между природным явлением и дорожными катастрофами существует прямая связь.

IV. Из формулировки задач, указанных во введении вытекают названия глав (разделов) и параграфов (подразделов) основной части исследовательской работы, которая должна состоять из двух и более глав, сопровождаемых предварительными теоретическими и практическими выводами

V. В заключении формируются выводы и предложения автора, поэтому следует писать следующее:

В рамках решения первой задачи мы проанализировали теоретические источники и пришли к выводу, что…

В рамках решения второй (третьей или четвертой) задачи мы получили ….

Гипотеза, сформулированная нами подтверждается полностью ( частично) или не подтверждается, поэтому…

VI. Оформление исследовательской работы

Рефераты, курсовые, дипломы, исследовательские работы имеют единые требования оформления по ГОСТу, однако исследовательская работа в отличие от реферата всегда содержит 2 части: теоретическую и практическую.

Содержание и структура исследовательской работы отличается от реферата наличием практической или экспериментальной части:

I. Процесс работы лучше разбить на следующие этапы:

Выбрать тему, обосновать ее актуальность (выделение основного противоречия, обоснование актуальности его разрешения, ознакомление с проблемой и определение ее внешних границ);

Выделить проблему;

Сформулировать цель и конкретные задачи исследования;

Выделить объект и предмет исследования;

Разработать гипотезу;

На основе первоисточников самостоятельно изучить проблему;

Провести обзор выбранной литературы;

Логично изложить материал;

Пересмотреть гипотезу по необходимости;

Составить программу и план исследования;

Определить методы и методику проведения исследования;

Провести и описать процесс исследования, проверить гипотезу;

Проанализировать полученные в ходе исследования результаты;

Сформулировать предварительные выводы, апробировать и уточнить;

Сформулировать заключительные выводы с их обоснованием;

Оценить (через количественные и качественные показатели) полученные результаты и разработать практические рекомендации;

Внедрить полученные результаты в практику.

VII. Оформление работы

Текст и его оформление (по требованиям конкурса)

Размер шрифта 12-14 пунктов, гарнитура Times New Roman, обычный; интервал между строк: 1,5 - 2; размер полей: левого - 30 мм, правого - 10 мм, верхнего - 20 мм, нижнего - 20 мм. Точку в конце заголовка не ставят. Заглавия всегда выделены жирным шрифтом. Обычно: 1 заголовок - шрифт размером 16 пунктов, 2 заголовок - шрифт размером 14 пунктов, 3 заголовок - шрифт размером 14 пунктов, курсив. 

Расстояние между заголовками главы или параграфа и последующим текстом должно быть равно трем интервалам. Чтобы после оформления работы получить автоматическое оглавление, необходимо проставить названия глав как «Заголовок 1», «Заголовок 2», «Заголовок 3»:

Текст печатается на одной стороне страницы; сноски и примечания обозначаются либо в самом тексте, так [3, с. 55-56], либо внизу страницы. Для оформления сносок и примечаний используются стандартные средства Microsoft Word1 (см.внизу страницы).
Все страницы нумеруются, начиная с титульного листа; цифру номера страницы ставят вверху по центру страницы; на титульном листе номер страницы не ставится. Каждый новый раздел начинается с новой страницы.

Пример оформления титульного листа в приложении 2.

Оглавление

Оглавление размещается после титульного листа, в котором приводятся все заголовки работы и указываются страницы, с которых они начинаются. Заголовки оглавления должны точно повторять заголовки в тексте.

Пример оформления оглавления в приложении 3

Оформление списка используемой литературы

В списке литературы должна указываться литература за последние 5-7 лет, редко, но можно использовать ранние труды, при условии их уникальности.

Варианты расположения литературы в списке:

алфавитное;

по типам документов;

систематическое;

по мере использования (по главам и разделам);

хронологическое и др.

Электронные ресурсы и сайты указываются в конце списка.

Пример оформления списка литературы:

1.Блинов А.Б., Чаплин Г.Ю. Гражданство России: проблемы и перспективы // Конституционное и муниципальное право. — 2002. — №4. — с. 3—4.

2.Остапов А. И. Компрессоры и их устройство // Интернет ресурс: compresium.ru

3.Синкевич А.И. Международные договоры, направленные на урегулирование вопросов гражданства. — М.: Проспект, 2000. — с. 55—56

4.Федеральный закон от 31 мая 2002 г. №62-ФЗ «О гражданстве Российской Федерации» (с изм. и доп. от 11 ноября 2003 г.) // СЗ РФ. — 2002. — №22. — Ст. 2031.

Используемая литература

Учебная литература:

Психологические основы исследовательского подхода к обучению. Учебное пособие. - М.; «Ось-89»,2006.- 480с.

Психологические основы исследовательского подхода к обучению. И.П. Пастухова, Н.В. Тарасова - М.: Издательский центр «Академия», 2010. - 160с.

Шкляр М. Ф. Основы научных исследований. Учебное пособие. - М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К», 2008. - 244с.

 

Интернет – ресурсы:

http://ru.wikipedia.org/wiki/

http://www.unido.ru/

http://www.un.org/ru/ecosoc/unido/

4. vsofronov.narod.ru›pravila.html

5.kakimenno.ru›Образование›Среднееобразование›Как написать эссе

 

Приложение 1.

 

Образец оформления тезисов к исследовательской работе для публикаций

 

ТЕЗИСЫ ПРОЕКТНО-ИССЛЕДОВАТЕОЛЬСКОЙ РАБОТЫ

Тема: «3 Д – смотреть нельзя включить»

Авторы проекта: обучающиеся гр. СР-915 Васильев Виктор, Власюк Глеб, Рахимов Руслан

Руководители проекта: преподаватель истории и обществознания Григоренко Е.А ; преподаватель физики Белева А.А.

 

Приложение 2

 

Образец написания эссе

Тема» Всемогущее трение»

Студент группы СП-911 Вотинов Никита

«Всемогущее трение»

Несмотря на то, что изучением трения ученые занимаются уже пятьсот лет, эта тема остается актуальной, и по сей день, так как трение присутствует в громадном количестве физических систем и играет центральную роль в явлениях, происходящих на самых разных уровнях — от нано- и микроустройств до землетрясений и других глобальными процессов. Однако, истинные причины возникновения трения не поняты до сих пор. Слишком трудна эта задача.

Прежде чем приступить к решению этой задачи, точнее ответить на вопрос, почему трение является всемогущим, хотелось бы остановиться на сущности понятий: всемогущее, трение.

Всемогущий – сила, имеющая безграничные возможности.

Трение - процесс взаимодействия тел при их относительном движении (смещении) либо при движении тела в газообразной или жидкой среде. В основе этого процесса проявляются как механические, физико-химические, электрические, так и другие явления.

Выяснив значение понятий, можно смело приступать к ответу на основной вопрос эссе.

Исследование трения в XVI – XVIII вв.

Первым трение исследовал еще Леонардо да Винчи (1452—1519), об этом показывают его заметки. В 1493 году Леонардо знал, что сила трения, действующая между двумя скользящими телами (Он измерял силу трения, действующую на деревянные параллелепипеды, скользящие по доске, причём, ставя бруски на разные грани, определял зависимость силы трения от площади опоры), соразмерна с нагрузкой, сдавливающей эти тела, и не зависит от площади поверхности контакта между их поверхностями. Блокнот с малоизвестными записями, сделанными рукой великого художника и ученого эпохи Возрождения Леонардо да Винчи обнаружил профессор технологии машиностроения Йен Хатчингс. Записи представляют собой наброски, описывающие один из основных законов физики – закон трения, открытие которого сейчас приписывают французскому физику XVII века Гийому Амонтону (1663—1705) и Ш. Кулону (1736—1806). Амонтон и Кулон ввели понятие коэффициента трения как отношения силы трения к нагрузке, придав ему значение физической константы, полностью определяющей силу трения для любой пары контактирующих материалов. До сих пор именно формула Fтр = fтр P,

где P - сила прижатия, а Fтр - сила трения является законом трения

Однако уже в XIX веке стало ясно, что закон Амонтона-Кулона не дает правильного описания силы трения, а коэффициенты трения отнюдь не являются универсальными характеристиками. Прежде всего, было отмечено, что коэффициенты трения зависят не только от того, какие материалы контактируют, но и от того, насколько гладко обработаны контактирующие поверхности.

 Закон Амонтона—Кулона подходит для описания силы трения между телами из разных материалов и разной геометрической формы. Однако ничего по-настоящему фундаментального, что могло бы прояснить «истоки» трения, из него извлечь не получится. Более того, при продвижении в микроскопическую область закон Амонтона—Кулона перестает выполняться, потому что сила трения начинает зависеть от площади соприкасающихся поверхностей, от относительной скорости их движения и, помимо этого, уже нелинейным образом связана с силой реакции опоры.

Однако, с уроков физики мы знаем, что сила трения зависит не только от состояния трущихся поверхностей, но и от относительной скорости движения тел, причем эта зависимость от скорости является довольно сложной. При малых скоростях движения сила сопротивления прямо пропорциональна скорости:

f = αv. При больших скоростях сила сопротивления прямо пропорциональна квадрату скорости: f = βv2. Коэффициенты α и β зависят от формы и размеров тела, от физических свойств поверхности тела и вязкой среды. В этом ее главное отличие от сил тяготения и упругости, зависящих только от расстояний.

Если соприкасающиеся поверхности являются шероховатыми, покрытыми буграми и ямами, то при скольжении бугры приходят в близкое соприкосновение и взаимодействуют только молекулы, расположенные на этих буграх. Когда две поверхности скользят друг по другу, про­исходит разрушение бугров, на это затрачивается работа, которую мы и называем работой по преодолению силы трения. Вторая причина — это сцепление между молекулами двух тру­щихся поверхностей. Чтобы сдвинуть их, нужно как бы разорвать невидимые «пружинки» — сцепления, кото­рыми связаны обе поверхности. На этот разрыв тоже идёт работа; она также является работой против силы трения.

Механизм возникновения силы трения - разрыв межмолекулярных связей, которые проявляются   на рас­стояниях, в десятки раз превышающих межатомное расстояние в кристаллических решетках, и увеличиваются с повышением температуры. Влияние температуры проявляется через изменение механических свойств трущихся тел.

Таким образом, можно сделать вывод, что благодаря трению уменьшается скорость тела, и оно останавливается, а неподвижное тело трогается с места.  И если бы не было трения, то мы бы летали, а не ходили по Земле, и не смогли бы произвести никакое действие.

Лауреат Нобелевской премии, швецарский физик Шарль Гийом сказал: “ Вообразим, что трение может быть устранено совершенно, тогда никакое тело, будь оно величиной с каменную глыбу или мало, как песчинка, никогда не удержится одно на другом, все будет скользить и катиться, пока не окажется на одном уровне. Не будь трения, Земля была бы без неровностей, подобно жидкости.”

Совреманная картина трения (Трение на наноуровне).

Для нанотрибологии — науки о трении и износе на атомном уровне — последние годы оказались знаменательными. Благодаря доктору физико-математических наук А. И. Волокотину, профессору Самарского государственного технического университета телекоммуникаций и информатики в 2009 году получены впечатляющие экспериментальные и теоретические результаты. Так, для идеально гладких и атомарно чистых поверхностей при определенных условиях наблюдалось значительно большее трение, чем для шероховатых, что противоречит интуитивному представлению об определяющей роли шероховатости. Еще более удивительно то, что трение имеет место и при отсутствии непосредственного контакта — между телами, отделенными друг от друга вакуумной щелью. 
Эксперименты регистрировали трение даже между электронами в квантовых ямах и ионами в узких каналах. Можно ожидать еще больших сюрпризов по мере того, как будет совершенствоваться технология изготовления материалов на нано- и атомном уровнях.

Проблемы трибологии важны на железнодорожном транспорте, особенно для работы колеса и рельса, они всегда были и остаются острой проблемой в авиации, на автомобильном транспорте. Трибология играет решающую роль во многих технологических процессах. Она важна для работы считывающей головки и твердого диска компьютеров, для видео- и аудио-аппаратуры, для многих изделий военной техники. Трибология играет важную роль для конструирования, производства и эксплуатации оборудования для энергетики, газовой и нефтяной промышленности. Важное гуманитарное значение имеют разработки, связанные с созданием искусственных органов человека, в которых проблемы трибологии играют первостепенную роль.

Исследование трения на наноуровне доказывает, что трение проявляется и в отсутствии контакта между телами, следовательно без трения не может обходиться ни одна из сфер деятельности человека.

 

 

Заключение

Подведем общий итог нашему рассуждению. С точки зрения гениального ученого Леонардо да Винчи сила трения не может зависитесь от площади соприкасающихся поверхностей, но зависит от относительной скорости тел, следовательно, оно проявляется только при контакте тел. Однако, как показали эксперименты доктора физико-математических наук А. И. Волокотина трение имеет место даже между электронами. А это значит, что трение частицы создают вокруг себя магнитное или гравитационное поле, которое воздействует на значительных расстояниях и возможно существует в космосе, т.е. оно всемогущее.

В процессе написания эссе мы использовали следующие теоретические источники:

http://naukarus.com/trenie-na-nanourovne

pravda.ru›science…discoveries/30-07-2016…da_vinci…

 

 

 

Пример оформления титульного листа

 

Исследовательская работа
Название

Выполнил студент группы №

Научный руководитель
Преподаватель физики
Ф.И.О.

Пермь, 2016 г.