Элементы теории колебаний и волн

Таким образом, гипотезы Геккеля (1866 г.), Мечникова (1877 г.) и Бючли (1884 г.) сближались под влиянием открытия трихоплакса, похожего на личинку кишечнополостных. Отсут­ствие палеонтологических данных по-прежнему не позволяет про­двинуться вперед в понимании первых шагов эволюции много­клеточных животных

Ученые считают, что первым шагом к появлению много­клеточных животных было не расхождение дочерних кле­ток, образовавшихся в результате многократного деления одноклеточного животного.

Происхождение многоклеточных животных. Как же произошли многоклеточные животные? Точных данных нет, так как было это сотни миллионов лет назад и никаких ископаемых следов не осталось.

Вероятнее всего, что у каких-то древних колониальных жи­вотных жгутиконосцев составляющие их клетки расположились не в один, а в два слоя. При этом клетки внутреннего слоя, если это была колония в форме шара, как у некоторых жгутиконосцев, или нижнего слоя, если это была колония типа лепешки, ока­зались в иных условиях по отношению к внешней среде, чем клетки наружного слоя. В результате длительной эволюции слои стали все более отличаться друг от друга по своему строению и функциям. Клетки наружного слоя сохранили функции ответа на сигналы внешней среды — рецепции, движения, защиты,захвата пищи, а клетки внутреннего слоя — функцию перевари­вания захваченной пищи, как это мы видим, например, у гидры. Так могло образоваться многоклеточное животное с разными функциями внутренних и наружных клеток.

Если внутри такого организма была полость, клетки сте­нок которой усваивали пищу, то возник организм, соответст­вующий кишечнополостным. Такая гипотеза была предложена немецким зоологом Э. Геккелем, который назвал этот предпо­лагаемый организм гастреей (что означает «животное — же­лудок»). Русский биолог И. И. Мечников предложил другую гипотезу: многоклеточные животные возникли из колониальных жгути­коносцев, способных к фагоцитозу (захватыванию пищи клет­ками с внутриклеточным перевариванием). В этой теории предполагается, что поверхностные клетки, захватившие пи­щу, погружаются в глубину тела колонии для переваривания, освобождая место голодным клеткам. Тогда получается орга­низм, в котором клетки внутреннего слоя переваривают пищу, а наружный слой, состоящий из голодных клеток — ее захваты­вает. Он же осуществляет функции рецепции движения и за­щиты. Предполагаемый организм Мечников назвал фагоцителлой (организм, состоящий из клеток, занятых фагоцитозом).

Наконец, третью гипотезу выдвинул немецкий зоолог О. Бючли: исходный многоклеточный животный организм состоял из двух слоев клеток, причем нижней стороной он ползал по грунту, а верхняя — имела защитную и чувстви­тельную функции. Встретив пищу крупных размеров, такой организм обвивал ее и переваривал нижним слоем. Бючли назвал этот предполагаемый организм плакулой (животное в форме обволакивающей лепешки). Самое примитивное известное ныне многоклеточное жи­вотное — трихоплакс. Оно имеет вид тонкой пластинки из двух слоев клеток, имеющих жгутики. Между его сло­ями расположены клетки, похожие на амеб. Тем самым этот организм похож, с одной стороны, на плакулу, а с другой — на фагоцителлу.

Вопросы на «3»

1. Общий вид уравнения свободных гармонических колебаний: x’’(t) + x(t) = 0

Решение: x(t) = A*sin(t + ), где А – амплитуда, - частота колебаний,

t + - фаза, - начальная фаза

2. Пружинный маятник: T =

Математический маятник: T =

Свободные гармонические колебания (в том числе малые колебания математического маятника) изохронны: период не зависит от амплитуды.

3. Период колебаний в LC контуре: T =

Превращения энергии: W = += =

4. Вынужденные колебания:

5. Амплитуда установившихся вынужденных колебаний:

(в знаменателе стоит квадратный корень!)

Амплитуда имеет резонансный характер – максимальна при (при малом трении), а точнее при

Резонанс – резкое возрастание амплитуды вынужденных колебаний при приближении частоты внешней силы к собственной частоте колебательной системы.

6. Принцип работы генератора переменного тока – вращение рамки с током в магнитном поле.

7. Резистор в цепи переменного тока:

u(t) = * cos(t)I

i(t) = * cos(t)

p(t) = * cos(t)

Действующее значение силы тока – эффективная сила тока, удовлетворяющая условию: при T →∞ (если i(t) – периодическая функция, то можно взять T = периоду)

Аналогично действующее значение напряжения.

Активное сопротивление – сопротивление электрической цепи или её участка, обусловленное необратимыми превращениями электрической энергии в другие виды энергии (в тепловую энергию).

(Реактивное сопротивление – электрическое сопротивление, обусловленное передачей энергии переменным током электрическому или магнитному полю (и обратно).)

8. Конденсатор в цепи переменного тока:

u(t) = * cos(t)I

i(t) = * sin(t)

Емкостное сопротивление:

9. Катушка в цепи переменного тока:
u(t) = * cos(t)I

i(t) = * sin(t)

Индуктивное сопротивление:

10. Трансформатор: предназначен для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем (напряжений) переменного тока в одну или несколько систем (напряжений), без изменения частоты.

Конструкция: может состоять из одной или нескольких изолированных проволочных, либо ленточных обмоток (катушек), охватываемых общим магнитным потоком, намотанных, как правило, на магнитопровод (сердечник) из ферромагнитного материала.

Коэффициент трансформации: k =

Холостой ход: сопротивление нагрузки → ∞

Рабочий ход: сопротивление нагрузки ↛ ∞

11. Волна – процесс распространения возмущений (колебаний) в среде

Механическая модель волны:

Описание: перенос энергии импульса в пространстве без переноса массы.

Продольными волнами называются волны, в которых колебания совершаются вдоль направления распространения.

Поперечная волна - волна, распространяющаяся в направлении, перпендикулярном к плоскости, в которой происходят колебания частиц среды (в случае упругой волны) или в которой лежат векторы электрического и магнитного поля (для электромагнитной волны).

Волновой фронт - поверхность, в которой лежат точки, колеблющиеся в фазе.

Дата добавления: 2014-10-31