Участие ученика 11 А класса в региональной научной конференции.

Исследовательская работа по теме «Вклад физиков в дело Великой победы»Работу выполнили : Малимонов Андрей Корчагина Мария.Наставник: Ефремова Лариса Михайловна Цель работы: определить вклад ученых-физиков в годы Великой Отечественной войны и показать роль науки физики в достижении Великой Победы.Рассказать про баллистику как науку, показать баллистическое движение в практической части. К сожалению, эта тема в учебнике нам дана поверхностно, но у меня и моих одноклассников вызвала большой интерес. А также в связи с последними событиями в мире поднять вопрос у своих одноклассников чувство патриотизма и гордости за отечественную науку и свою страну. Актуальность выбранной темы:Механика является наукой о движении, а движение охватывает все происходящее во Вселенной, начиная от простого перемещения и кончая мышлением. На всем протяжении истории науки механика была, есть и будет фундаментом физики, наиболее тесно связанной с окружающим нас миром.Изучая баллистику на примерах нашей истории (я решил вспомнить о знаменитой «Катюше» в связи с тем, что данный год посвящён 70-летию Победы в Великой Отечественной войне) у нас есть возможность повторить теоретические положения и законы кинематики, а также исследовать и вывести новые закономерности, которые можно и даже необходимо проверять на опыте.Лабораторные работы, представленные ниже, дают возможность глубоко исследовать баллистическое движение и основные физические величины его характеризующие, а также мотивируют учащихся к более детальному исследованию аспектов этой и других тем.Работы предусматривают не только измерение основных величин и подтверждение теории на основе эксперимента, но также и привитие экспериментальных умений. К ним относят не только умения, связанные непосредственно с выполнением эксперимента, но и умения высказывать и обосновывать гипотезы, совместно решать проблемы, выбирать и конструировать способ деятельности, оценивать результаты собственной и коллективной деятельности . Содержание70 лет победы;Противоминная защита кораблей:Военная авиация;Артиллерия ( наши земляки, участвующие в создании тяжелой артиллерии- «Катюши».)Радиотехника;Радиолокация;Танкостроение;Дорога Жизни;Достижения в других областях науки;Вывод;Используемая литература. 9 мая 2015 года исполнится 70 лет со дня главного события в новейшей истории нашей страны.  Путь к ней был долог и труден. Нечеловеческой жестокостью и болью, огромными потерями и разрушениями, скорбью по истерзанной огнем и металлом родной земле были наполнены 1418 дней и ночей Великой Отечественной войны.  На разгром врага, на Победу работала вся страна - и воины, и тыл: женщины, старики, дети. Огромный вклад, до сих пор не оцененный по достоинству, внесли ученые страны. Мы должны помнить имена и заслуги тех, кто своим непосильным трудом и талантом ,помог победить фашизм.К содержанию Великая Отечественная война всколыхнула весь народ, в том числе и людей занимающихся наукой, и, конечно, физиков. Какой бы новый вид вооружения не создавался, он неминуемо опирается на физические законы. Артиллерийское оружие учитывает законы движения тел - снарядов, сопротивление воздуха, расширение газов и деформацию металла; в создании подводных лодок на первое место выступали законы движения тел в жидкостях, учет архимедовой силы; проблемы бомбометания привели к необходимости составления таблиц, позволяющих находить оптимальное время для сброса бомб на цель.«Всё для фронта, все для победы!»К содержанию Для защиты советских кораблей в ходе работы группы ученых Ленинградского физико-технического института под руководством профессора А.П. Александрова был создан обмоточный метод размагничивания судов.  Различают обмоточное и безобмоточное размагничивание корабля.  К августу 1941 года ученые защитили от магнитных мин основную часть боевых кораблей на всех действующих флотах и флотилиях, тем самым спасли жизни тысяч людей.Военный корабль на размагничиванииПротивоминная защита кораблейК содержанию РазмагничиваниеОбмоточноеНа верхнюю и нижнюю палубы вдоль всей длины корабля крепился кабель. По нему пропускался постоянный ток, который создавал магнитное поле с полярностью, противоположной магнитному полю корабля, снижая его до определенного уровня, уже недостаточного для воздействия на неконтактный взрыватель мины. В этом случае на корпус подводкой лодки вдоль и поперек диаметральной плоскости накладывались ампер-витки, по которым пропускали ток с целью уничтожения начального поля ПЛ до заданного уровня. БезобмоточноеК содержанию Достижения в военной авиацииВ ходе войны советская авиационная техникасовершенствовалась , причём, небывало быстрыми темпами:Была создана методика расчёта сил трения, учитывающая сжимаемость воздуха при большой скорости движения в нём обтекаемого тела. Выяснили природу появления волнового сопротивления, которое возникало из-за образования на обтекаемой поверхности скачков уплотнения воздуха и их роста при увеличении скорости. Нашли причину очень сложного и такого опасного явления как возникновение колебаний с большой амплитудой у крыльев (флаттер) и оперения, которое приводило к разрушению машины. Группа учёных предложила методы расчёта самолёта на прочность при использовании смешанных конструкций – металлического каркаса и тонкостенной фанерной обшивки, что позволило создавать надёжные и лёгкие машины. Мстисла́в Все́володович Ке́лдыш  — советский учёный в области прикладной математики и механикиК содержанию Вклад М. Келдыша в развитие авиацииМ. Келдыш математически показал, что флаттер имеет резонансную природу, т. е. аналогичен эффекту резонанса, наблюдаемому при колебаниях упругой пружины с прикрепленной массой m и коэффициентом упругости k.Известно, что выведенная из равновесного состояния и предоставленная самой себе такая упругая система будет совершать гармонические колебания с частотой . Если же к массе прикладывается внешняя сила, гармонически меняющаяся со временем с частотой , то при  наблюдается резкое увеличение амплитуды колебаний, называемое резонансом. Чтобы избежать резонанса при движении крыла в воздушном потоке, М.В. Келдыш предложил соответствующим образом перераспределить массы вдоль крыла и так расположить упругие элементы, чтобы избежать совпадения собственных частот колебаний крыла с частотами вынуждающих внешних сил.К содержанию В декабре 1942 года в строй вошла аэродинамическая труба – уникальное инженерное сооружение для проведения важнейших экспериментов. Всё это обеспечивало создание первоклассных новых боевых машин. истребители высокого класса Ла-5 конструкции С.А.Лавочкина;Як-3- самый легкий истребитель Второй мировой войны, созданный в конструкторском бюро А.С.Яковлева в 1943 г. Достоинства Як-3 – сочетание простоты пилотирования с мощным вооружением.К содержанию двухместный штурмовик Ил-2 конструкции С.В.Ильюшинапикирующий бомбардировщик Ту-2 . Конструкторское бюро А. Н. ТуполеваК содержанию АртиллерияГрозным оружием военного периода явился созданный советскими учеными и конструкторами гвардейский миномет БМ-13, широко известный под названием "Катюша". Первые две пусковые установки БМ-13 на шасси машин ЗИС были изготовлены 27 июня 1941 года в Воронеже, на заводе имени Коминтерна.Над созданием этого оружия упорно работали инженеры Н. И. Тихомиров, В. А. Артемьев, а затем и Г.Э. Лангеман и Б. С. Петропавловский.Знаменитая «катюша» оставила незабываемый след в истории Великой Отечественной войны.Полк таких реактивныхустановок за 8-10 секундобрушивал на врага 384 снаряда,уничтожая живую силу и техникуна площади свыше 100 гектаров.К содержанию Какая же линия является траекторией артиллерийского снаряда движения? Траектория, по которой движется брошенное под углом к горизонту тело с учетом сопротивления воздуха – это баллистическая кривая. Артиллерист может направить ствол пушки под любым углом α к горизонту   При разных углах α получаются разные траектории. Используя закон движения снаряда (механика) и уравнение линии траектории (математика), было доказано, что линией траектории снаряда является парабола, а на дальность полёта влияет лишь угол стрельбы α. Угол наибольшей дальности полёта снаряда равен 45К содержанию 1. с увеличением угла вылета снаряда, при одинаковой начальной скорости, дальность полёта уменьшается, а высота увеличивается.2. с увеличением начальной скорости вылета снаряда, при одинаковом угле вылета, дальность и высота полёта снаряда увеличивается. Также было выведено уравнение семейства парабол и параболы безопасности, графики которых изображены на рисунке. Оказывается, все параболы этого семейства касаются одной параболы. Она называется параболой безопасности. Выше неё самолетам летать безопасно (снаряды, выпущенные под любым углом из пушки, поднимутся не выше вершины параболы безопасности)К содержанию РадиотехникаВ годы Великой Отечественной войны специально для партизанских отрядов под руководством академика был разработан термогенератор. Он служил источником электропитания для радиоприемников и радиопередатчиков.Термогенератор состоял из нескольких термоэлементов, крепившихся к дну солдатского котелка. В котелок наливалась вода, и он ставился на костер. Вода определяла температуру одних спаев, а температуру других "задавало" пламя костра, нагревающее дно котелка. К содержаниюАбрамФёдорович Иоффе РадиолокацияУстановка, созданная Юрием Борисовича Кобзаревым, обнаруживала технику противника на значительных расстояниях. Радиолокационные установки охраняли и воздушное пространство на подступах к столице нашей Родины.Благодаря надежной работе радиолокаторов, только над столицей враг потерял 1300 самолетов.Кобзарев Юрий Борисович- советский учёный в области теоретической и прикладной радиотехники, один из основоположников радиолокации в СССР. К содержанию ТанкостроениеВ 1943 году под руководством инженера Ж. Я.Котина, в очень короткие сроки был создан новый тяжелый танк И С - 2 массой 45 тонн. Технические характеристики танка в лучшую сторону отличались от параметров предшествуюших моделей.На базе танка ИС-2 в 1944 году было создано несколько тяжелых самоходных артиллерийских установок, в том числе на гусеничном ходу — ИСУ-152, оснащенная гаубицей-пушкой 152-миллиметрово­го калибра. Эта машина совмещала в себе мощь полевого орудия, подвижность и надежную броневую защиту. Ее прозвали «царь-пушка». Она вступила в строй в конце войны. Появление на полях сра­жений наших ИС-2 и ИСУ-152 нанесло сокрушительный удар по представлениям фашистов о техническом превосход­стве их танков — «пантер», «тигров», «фердинандов» — над нашими.К содержанию Эффективность стрельбыА.Н. Колмогоров , великий русский советский математик, используя свои работы в области теории вероятностей, дал определение наиболее выгодного рассеяния артиллерийских снарядов.    Математическая суть проблемы состоит в следующем. При стрельбе по некоторой цели А, находящейся на земной поверхности, снаряды не попадают точно в точку прицеливания, а рассеиваются (см. рис. 1).   Возникает задача определения вероятности и или иного уклонения снаряда от центра цели. Если выбрать оси координат с началом в центре цели, то вопрос заключается в том, чтобы указать вероятность каждого возможного уклонения (х; у) снаряда от цели — возможных координат снаряда. Ясно, что уклонение снарядов от цели является результатом суммарного воздействия огромного количества зависящих от случая причин. Было показано, что уклонение снарядов подчиняется особому закону распределения вероятностей - двумерному нормальному закону. Эти результаты помогли повысить точность стрельбы и тем самым увеличить эффективность действия артиллерии.К содержанию Дорога жизниПо льду замерзшего Ладожского озера была проложена автотрасса, связавшая окруженный врагом город с Большой землей. От нее зависела жизнь осажденного Ленинграда: она давала возможность эвакуировать из города больных и ране­ных, завезти продовольствие, оружие, боеприпасы. Павел Павлович Кобеко разработал методику регистрации колебаний льда в разных условиях. Ученый быстро создал проект аппаратуры, фиксирующей все то, что происходит со льдом в разную погоду.На основе полученных результатов ученые выработали правила безопасного движения по ладожской трассе; составили таблицы и формулы для расчета допустимой скорости передвижения с разными грузами. Эти таблицы и правила были напечатаны, размножены и строго соблюдались на всем фронте. Ледовые аварии прекратились, «Дорога жизни» функционировала.К содержанию Теплофизические свойства пресноводного льдаОбщий вес автомобиля2 тонны3 тонны5 тонн7,5 тонн10 тонн20 тоннТолщина льда в см15-162030354060Ориентировочно можно определить минимально допустимую для переезда толщину кристаллического льда по формуле:а = 11 √ Q,где:а – толщина льда в см;Q – полный вес автомобиля в тоннах.Для безопасной переправы автопоездов по льду рекомендуется, чтобы расстояние между тягачом и прицепом было равно:L = ½Q + 6 м,где:L – расстояние в метрах;Q – полный вес автомобиля в тоннах.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ ЛЬДА ДЛЯ ДВИЖЕНИЯАВТОМОБИЛЕЙК содержанию Достижения в других областях наукив области металлургии и металловедения труды академика Л.Ф. Верещагина позволили создать первую в мире установку по упрочению стволов минометов и других артиллерийских систем. Эта установка дала возможность увеличить срок службы орудий, их дальнобойность, а также применять для их изготовления менее качественные сорта стали.Член-корреспондент АН СССР В.П. Вологдин разработал способ закалки металлов токами высокой частоты. Это сыграло большую роль в увеличении выпуска танков. Производительность труда на операции термообработки снарядов возросла в 30-40 раз.В 1942-1943 годах под руководством профессора И.И. Китайгородского была решена сложнейшая научно-техническая задача - разработан рецепт получения бронестекла, прочность которого в 25 раз превосходила прочность обычного стекла. На его основе удалось создать прозрачную пуленепробиваемую броню для кабин самолетов.Коллективы Государственного оптического института под руководством Сергея Ивановича Вавилова и Института точной механики и оптики обеспечили нашу армию дальномерами, стереотрубами, биноклями, перископами, прицелами.Благодаря трудам ученых Института химической физики про­фессоров Я. Б.Зельдовича и Ю. Б.Харитона был выяснен механизм горения топлива в реактивном снаряде. Эти работы помогли выбрать наиболее выгодный «режим внутренней баллистики» снаряда, перейти к употреблению более дешевых пороховых смесей;И многое другое…К содержанию Вывод В этой научной работе я много нового и интересного узнал о баллистике, баллистическом движении тел, о полёте ракет, о своих земляках-героях, ученых , внесших огромный вклад в годы Великой Отечественной войны в создание нашей славной «Катюши» и ее несправедливо обиженного братца «Луки» , которые стали оружием победы в полном смысле этого слова, производя свои победные выстрелы ,благодаря важным законам баллистического движения зарядов и точным расчетам ученых тех времен. К содержанию Используемая литератураhttp://class-fizika.narod.ru/8_m17.htmhttp://festival.1september.ru/articles/587036/http://maxpark.com/community/5920/content/3047215http://traditio-ru.org/wiki/%D0%9A%D0%B0%D1%82%D1%8E%D1%88%D0%B0_(%D0%BE%D1%80%D1%83%D0%B6%D0%B8%D0%B5)http://voronejmen.ru/publ/izvestnye_gorozhane_voronezha/uchenye/kobzarjov_jurij_borisovich_doktor_tekhnicheskikh_nauk/10-1-0-172http://san-vov.narod.ru/tanku.htmlК содержанию