Фізика. 9 клас. Сиротюк

§ 42. Вплив фізики на суспільний розвиток та науково-технічний прогрес

Науково-технічний прогрес характеризується зв’язком науки з виробничими процесами. На базі наукових відкриттів з фізики вдосконалюються, наприклад, електрофізичні, електронні, електрохімічні, ультразвукові технологічні процеси і виникають нові галузі промисловості: на основі досягнень ядерної фізики - ядерна енергетика і виробництво радіоактивних ізотопів; на основі досягнень фізики твердого тіла - виробництво напівпровідникових приладів, нових матеріалів із заздалегідь заданими властивостями. Різко скорочуються строки впровадження наукових відкриттів у виробництво.

Велике значення для розвитку науково-технічного прогресу має енергетична база техніки. Нині основним видом енергії є електрична - найбільш універсальний вид енергії: він широко застосовується в технологічних процесах (термічних, світлових, електромагнітних), на транспорті, у зв’язку і в усіх сферах побуту. На сьогодні зростання споживання електроенергії спостерігається в усьому світі. Кожні 8-9 років виробництво електроенергії на Землі подвоюється. Понад 80 % електроенергії виробляється на ТЕС, її значення в енергетиці ще тривалий час залишатиметься визначальним.

Із часу введення в дію першої АЕС в Україні минуло понад 40 років. За цей час у техніці АЕС сталися великі зміни: різко зросли потужності ядерних реакторів, підвищилися техніко-економічні показники АЕС. Для районів, віддалених від ресурсів хімічного палива, собівартість 1 кВт • год для АЕС менша, ніж для ТЕС. Тому, незважаючи на трохи вищу вартість обладнання для АЕС, їхні загальні економічні показники в цих умовах кращі, ніж для теплових електростанцій. Майже для всіх країн світу, які не мають достатніх ресурсів хімічного палива, програма створення АЕС стала однією з найважливіших у розвитку енергетики та економіки. Адже розвиток атомної енергетики відбувається на основі створення ядерних реакторів на теплових нейтронах. Важливими завданнями вдосконалення ядерних реакторів на теплових нейтронах і розвитку АЕС є збільшення потужностей реакторів до 1,5-2 млн кіловат і турбогенераторів для них, створення високотемпературного реактора (800-1000 °С і вище), які мають велике значення для поліпшення використання ядерного палива і застосування ядерної енергії у високотемпературних технологічних процесах.

У розвитку енергетики України значну роль відіграє гідроенергетика. Перевага ГЕС полягає у невичерпності гідроенергоресурсів, дуже низькій собівартості виробленої енергії, відсутності шкідливого впливу на навколишнє середовище. Недоліком ГЕС є відносно висока вартість їх спорудження.

Нині розробляються нові методи і способи одержання електроенергії. Зокрема, досягнуто великого прогресу в перетворенні сонячної, вітрової енергії в електричну, починають застосовуватися магнітогідродинамічні способи генерування електричного струму. Велика робота проводиться в усьому світі з розв’язання проблеми термоядерного синтезу. Можна сподіватися, що буде знайдено практичне розв’язання цієї проблеми і побудовано перші промислові термоядерні реактори.

Важливим напрямом сучасного науково-технічного прогресу є радіоелектроніка, її технічні засоби та їх застосування в багатьох галузях діяльності людей. Сучасна радіоелектроніка є розвинутою технічною галуззю науки і техніки, пов’язаною із широким комплексом наукових методів і технічних засобів для запам’ятовування, переробки і передачі інформації на основі використання електромагнітних явищ. Важко назвати іншу галузь техніки, яка за своїм впливом на життя і діяльність людини посідала б таке важливе місце. Сучасну радіоелектроніку по праву вважають визначальним напрямом науково-технічного прогресу.

Ускладнення сучасного промислового виробництва, зростаючі взаємозв’язки окремих підприємств між собою потребують автоматизації багатьох функцій управління. Це можна зробити лише за допомогою електронних автоматизованих систем управління, матеріальною основою яких є комп’ютерні технології.

На сьогодні комп’ютери широко застосовуються в усіх галузях науки, техніки й виробництва. Вони відкрили великі можливості в галузі управління не тільки виробничими процесами для побудови автоматизованих систем управління в технологічній сфері, а й у галузі адміністративній. Їх застосовують у верстатах з програмним керуванням, у керуванні транспортними засобами, наприклад електропоїздами, літаками, кораблями, здійснюють контроль за рухом в аеропортах та на аеродромах.

Без застосування комп’ютерів неможливо уявити жодне велике дослідження. Широкі можливості відкрилися завдяки цьому перед медициною - розроблено методи використання комп’ютерів для діагностики. Без них неможливо запускати космічні кораблі й супутники. Для виведення на орбіту космічного корабля потрібно за лічені секунди опрацювати значний обсяг інформації, що під силу лише комп’ютеру. Усі дані про політ корабля, стан бортових систем і самопочуття космонавтів уводяться в бортові обчислювальні пристрої, передаються на Землю і надходять у вигляді команд для виконання в потрібні прилади корабля і наземних комплексів. Усі ці процеси виконуються з величезною швидкістю і високою точністю.

Завдання автоматизації виробництва потребують створення гнучких, точних і надійних систем контролю за керуванням різними процесами.

Галузі використання радіоелектроніки надзвичайно широкі. Це, зокрема, нагрівання речовин у високочастотних електромагнітних полях для термічної обробки: загартування, плавлення, паяння, зварювання тощо. Це застосування ультразвуку для інтенсифікації різних технологічних процесів: очищення деталей, ударне ультразвукове притирання; різання великогабаритних виробів, паяння, зварювання тощо. Це широке застосування радіоелектронної апаратури та електронної техніки для обробки різних матеріалів.

Дуже важливим напрямом науково-технічного прогресу є космічні дослідження, розвиток космонавтики. Найбільш вагомим внеском у розвиток космонавтики стали розвиток ракетної техніки, створення потужних ракетоносіїв, здатних виводити в космос супутники й кораблі зі складною апаратурою та людьми на борту. Не менш помітно вплинули на прогрес космонавтики успіхи електронної обчислювальної техніки і радіоелектроніки, а також автоматики. Без приладів радіоелектроніки неможливо здійснити багато функцій ракет і космічних апаратів: виведення їх на орбіту, корекцію траєкторій, збирання, обробку і передачу на Землю інформації.

Важко переоцінити роль і значення штучних супутників Землі в розв’язанні багатьох практичних завдань. Через штучні супутники зв’язку і систему наземних станцій здійснюються зв’язок і обмін телевізійними програмами. Прогноз погоди також неможливий без метеорологічної інформації, яку отримують за допомогою системи «Метеор». Супутники-маяки застосовуються в системах навігації.

Сучасний технічний прогрес у різноманітних галузях поряд з іншими засобами автоматизації все більшою мірою визначається ступенем використання машин, які автоматизують процеси розумової праці. Найбільший ступінь автоматизації спостерігається в енергетичній, металургійній, хімічній і нафтопереробній промисловостях.

Майже в усіх галузях машинобудування застосовуються автоматизовані технологічні процеси. На транспорті звичним явищем є автоматичні залізничні сортувальні станції. Поїзди без машиніста на сьогодні вже є реальністю. В авіації вже багато років використовують автопілоти. В основному автоматизовано радіолокаційні й авіанавігаційні пристрої.

Одним з напрямів науково-технічного прогресу є одержання матеріалів із заздалегідь визначеними властивостями, використання рідкісних елементів. Сучасний прогрес космонавтики, радіоелектроніки, атомної енергетики, авіації, машинобудування тощо багато в чому пов’язаний з досягненнями в галузі виробництва штучних матеріалів: надтвердих, жароміцних, антикорозійних тощо; використання рідкісних металів та їх сплавів. Знання залежності хімічних і фізичних властивостей речовини від її фізичної структури дає змогу вченим передбачати майбутні властивості того чи іншого матеріалу й цілеспрямовано синтезувати матеріали із заздалегідь заданими механічними, магнітними, оптичними та іншими властивостями.

Важко переоцінити значення досягнень у виробництві напівпровідникових та інших матеріалів для сучасної радіоелектроніки.

ЗАПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО

  • 1. Що таке науково-технічний прогрес?
  • 2. Розкажіть, як науково-технічний прогрес впливає на розвиток промисловості.