1 задание:
Обучение инженера научно-техническому творчеству (изобретательство,
эвристика, информатика, проблемная педагогика).
Проанализировать соотношение естественнонаучного
(инженерно-технического) и гуманитарного компонентов в постановке и
решении след. проблем:
Обучение инженера научно-техническому творчеству (изобретательство,
эвристика, информатика, проблемная педагогика).
Подготовка технического специалиста в вузе - сложнейший процесс формирования творческой личности инженера, необходимой для создания и эффективного использования техники. Базовой основой этого процесса является приращение знаний: гуманитарных, специально-профессиональных, научно-технических, инженерных, которые непосредственно воплощаются в производстве. Творческий потенциал личности современного инженера определяется уровнем технократически-гуманистической культуры, которая в условиях информатизации и компьютеризации общества требует наличия прежде всего таких личностных качеств как технологический менталитет, информационные ресурсы, инновационные технологии, рациональная целеориентация на основе общечеловеческих ценностей, культура инженерного мышления и деятельности как умение самостоятельно и относительно свободно пользоваться своими знаниями при переработке природных материалов, энергии и информации с тем, чтобы получать новые знания о том, что не имеет аналогов в мире, а может возникнуть лишь в процессе инженерного творчества.
Культура мышления - это показатель того, как деятельность интеллекта реализует творческий потенциал личности, ее способности и возможности. Культура инженерного мышления - показатель того, насколько адекватно его содержание отвечает требованиям и нормам творческого решения инженерной задачи.
Инженерная деятельность, нацеленная на создание и лучшее использование техники в рамках апробированных научно-технических результатов и производственных возможностей, изначально является творческой, поскольку технический объект не дан человеку от природы, а есть процесс, приведенная в движение способность к видению технического объекта в новом качестве, взятого не в статике, а в динамике, в движении и становлении от идеи в голове проектировщика, конструктора через чертеж и опытовые модели до реального технического устройства в его чувственно-наглядной осязаемой форме.
Отсюда следует, что специфическим для инженерной деятельности является преобладание в ее структуре предметной активности, ориентированной на конечный технический результат. Предметная активность строго детерминирована внешней целью, планомерна, имеет смысл и ценность не сама по себе, а именно в связи с продуктом творчества, чем отличается от самоактивности, которая самообусловлена, сама себя детерминирует и побуждает к действию (Гегель). Самоактивность не подчинена непосредственно внешней цели как необходимости, лишена строгой детерминации и логики, но тем не менее не бесцельна. В отличие от бесцельной целесообразности И. Канта самоактивность самоцельна, внутренне целесообразна, детерминирована изнутри: внутренними условиями психики, личностным опытом, мировоззренческими установками.
Место самоактивности в инженерном творчестве обусловлено ее самоценным характером. Творческие действия осуществляются не только ради создания социально значимого продукта для удовлетворения потребностей общества, но и ради них самих, ради самой активности.
Если предметная активность есть средство для достижения цели, то самоактивность - это и цель и средство, а точнее самоцель и значима сама по себе как игра духовных и физических сил. Перефразируя известные слова Гете, можно сказать, что человек не познает и не созидает, не наслаждаясь.
Преобразование в техническом объекте информации, природных материалов, энергии посредством творческих сил и способностей субъекта оказывается в то же время и развитием его творческой индивидуальности. Т. е. активность реализуемая во внешнем предмете, переходит в самоактивность в самом «производящем» (Гегель) субъекте.
Поэтому потребность в творчестве - это также помимо всего прочего и потребность в личностном самосовершенствовании, жажда гармонии и красоты, собственного обновления и улучшения, к которому осознанно или неосознанно стремится человек. А это означает, что творческий потенциал будущего инженера следует не только формировать и углублять посредством инновационных методов обучения, но и воспитывать у него осознанную внутреннюю потребность в творчестве, устойчивое стремление к личностному самосовершенствованию.
Творческий потенциал личности в вузе развивают многие науки, прежде всего инженерные. Ведь главная детерминанта отбора знаний связана все таки с профессиональной ориентацией. Большими возможностями в этом плане располагает философия. Вследствие своей специфики философия способна не только расширять горизонты пополнения знаний, но и превращать их в духовные ориентиры преобразующей деятельности. Философские знания о способах отношения человека к миру, к обществу, к самому себе могут стать способом реализации творческой активности субъекта. Усвоенные, переведенные на уровень индивидуального сознания будущих технических специалистов, они превращаются в неотъемлемые компоненты их мышления, механизм гармонизации всех сторон поисково-преобразующей инженерной деятельности: эмпирической и теоретической, информационной и интерпретирующей, продуктивной и репродуктивной.
Философия помогает инженеру довольно успешно справляться с огромным объемом информации, вычленять актуальные технические и социальные проблемы, переводя их в конкретику инженерной практики, т. е. наиболее оптимально со знанием дела, а не методом проб и ошибок реализовать связь инженерного мышления с особенностями и закономерностями технических конструкций, на которые оно, собственно, и ориентировано.
С помощью философии можно внедрять в актив интеллекта студента новые понятия и категории, имеющие «рабочее» функциональное значение для будущего инженера. Овладевая категориальным аппаратом философии и обучаясь использовать его в ситуациях научно-технического прогресса, инженерной практики, общественной жизни студент учится мыслить творчески.
Цель преподавателя - наиболее оптимально трансформировать специфику философского знания в методы обучения, мышления и деятельности, в способы видения, понимания и оценки явлений и событий. Поступенчатое использование в учебном процессе логических проблемных заданий раскрепощает мышление студентов, развивает в суждениях и выводах умение аргументировать, вычленять проблемы, осуществлять выбор наиболее оптимальных информационно-логических вариантов.
В структуре инженерного мышления философское знание существует не самостоятельно, а в виде синтетически-синкретического сплава с естественнонаучным, повседневным, эстетическим, научно-техническим, сплава, который как бы одевает инженерную мысль в многоцветие реально сущего (того, что существует реально) и должного, желаемого (того, что необходимо создать, усовершенствовать, улучшить в соответствии с возросшими потребностями людей).
Именно владение философской культурой может обеспечить инженерному мышлению способность целостного симультанного освоения мира (при охвате мыслью во всем его качественном многообразии), открытие качественно новых непредвиденных связей и отношений. Посредством усвоения философских категорий можно повышать эффективность инженерной мысли в ее работе на конечный технический результат, усиливать динамизм понятийно-логической и чувственно-наглядной сторон.
Будучи прежде всего понятийно-логическим, (учитывая постановку задачи и ее обоснование, полный логический анализ данных, экспериментальных проверок, строго теоретический характер общих законов и принципов), инженерное мышление тем не менее не есть сфера «чистой» мысли, но включает в себя практические действия и операции, наглядно-образные моменты. Инженеру, «опредмечивая» свою техническую идею, крайне важно увидеть будущее творение в виде конкретного чувственно-наглядного образа, который регулирует, корректирует и направляет созидательный процесс, но уходит своими корнями в практические потребности общества. Возникнув из практики, инженерное знание о способах создания, функционирования и эксплуатации технических конструкций вновь возвращается в практику, но уже в иной («превращенной» форме) - форме новой или модернизированной техники.
Существуя как интегральное единство познавательных, преобразующих и оценочных процессов, подпитываясь энергией мысли и чувства, инженерное мышление движется в границах понятийно-логического и чувственно-наглядного, дискурсивно-осознанного и интуитивно-неосознанного. Поступательное усложнение в учебном процессе проблемных заданий и вопросов позволяет осуществлять переход от ориентировано-поисковых действий к продуктивно-созидательным. Формируя и развивая методологическую культуру мышления, философия активно участвует в формировании и развитии творческого потенциала личности студента как будущего технического специалиста.
2 задание.
Предложить научно обоснованную гипотезу для объяснения следующих опытных
фактов и наблюдений: почему они происходят?
При резкой остановке потока жидкости в трубе происходит разрушение
стенок трубы.
При резкой остановке потока жидкости в трубе возникает явление гидравлического удара. Гидравлический удар — явление резкого изменения давления в напорном трубопроводе при внезапном изменении скорости движения жидкости, связанном с быстрым закрытием или открытием задвижки, крана, клапана и т. п., быстрым остановом или пуском гидродвигателя или насоса. В указанных случаях при уменьшении или увеличении скорости движения жидкости давление перед запорным устройством соответственно резко увеличивается (положительный гидравлический удар) или уменьшается (отрицательный гидравлический удар). Это изменение давления распространяется по всей длине трубопровода L (рис.) с большой скоростью а, называемой скоростью распространения ударной волны.
Величина а определяется теоретической формулой :
где Еж — объемный модуль упругости жидкости плотностью ρ; численные значения Еж и ρ; приведены в разделе "Лекции по гидравлике"; Е — модуль упругости материала трубы; d — диаметр трубы; δ —толщина стенок трубы; азв — скорость распространения звука в данной упругой среде; для воды эта скорость равна 1435 м/с, для бензина — 1116 м/с, для масел — 1200—1400 м/с.
Усредненные значения модуля упругости воды и некоторых материалов, а также соотношения между ними, упрощающие использование формулы, приведены далее в таблице
Значения а для чугунных водопроводных труб при E=106 кгс/см2 и Еж =21000 кгс/см2 в зависимости от диаметра труб d и толщины их стенок δ даны далее в таблиые
Гидравлический удар может быть полным, когда происходит полный останов движения, или неполным, когда начальная скорость движения жидкости υ0 изменяется до некоторого значения υ, что имеет место, например, при частичном перекрытии запорного устройства. Гидравлический удар может быть также прямым, когда закрытие задвижки, крана происходит достаточно быстро, а именно, при tзакр < tфаз, или непрямым, когда торможение жидкости происходит при менее быстром перекрытии запорного устройства, т. е. tзакр > tфаз. Здесь tзакр — время закрытия запорного устройства (задвижки); tфаз— длительность фазы, т. е. время, в течение которого возникшая у задвижки ударная волна достигнет резервуара и, отразившись от него, снова подойдет к задвижке (удвоенная фаза составляет один период, или цикл):
tфаз=2L/a
Повышение (заброс) давления при прямом гидравлическом ударе определяется по формулам :
при полном ударе
Δp=ρ·a·υ0
при неполном ударе
Δp=ρ·a·(υ0-υ )
Повышение давления при непрямом гидравлическом ударе определяется по приближенным формулам:
при полном ударе
Δp=ρ·2·L·υ0/tзакр
при неполном ударе
Δp=ρ·2·L·(υ0-υ )/tзакр
Наиболее опасным является положительный полный прямой гидравлический удар, при котором повышение давления может достигать значительной величины.
Гидравлический удар может вызвать разрыв трубопроводов, разрушение деталей гидромашин и приборов, несвоевременную сработку отдельных устройств гидросистем (реле давлений, реле времени, гидрозамков и др.).
Интенсивность гидравлического удара снижается путем увеличения длительности сработки запорных устройств; локализуется он установкой на трубопроводе вблизи места возможного возникновения гидравлического удара уравнительных башен, воздушных колпаков, предохранительных клапанов и др.
3 задание.
Энергия связи ядра, состоящего из трех протонов и четырех нейтронов,
равна 39,3 МэВ. Запишите формулу элемента и определите
массу атома, содержащего это ядро.
Решение:
Ядро содержит 3 протона, значит порядковый номер элемента 3 – литий (Li).
4 задание.
Протон и электрон, двигаясь с одинаковой скоростью, попадают в
однородное магнитное поле, линии индукции которого
перпендикулярны скорости движения частиц. Во сколько раз радиус кривизны
траектории протона больше радиуса кривизны
траектории электрона? mp =1840 me
5 задание.
Космический корабль движется со скоростью 0,8с по направлению к Земле.
Определить расстояние, пройденное им в системе отсчета,
связанное с Землей, за 1с, измеренное по часам в корабле.
6 задание.
Идеальный газ совершает цикл Карно, термический КПД которого составляет
40%. Определить работу изотермического сжатия газа,
если работа изотермичесчкого расширения равна 400Дж.
Решение:
