ФИЗИКА

Публикуем решение XIII Международной конференции «Физика в системе современного образования» (ФССО–2015), принятое на итоговом заседании 4 июня 2015 г.

В статье описаны актуальные вопросы и тематика докладов Международной конференции «Физика в системе современного образования», прошедшей с 1 по 4 июня 2015 г. в Санкт"Петербурге. Обозначены приоритетные направления развития физического образования в России.

В статье представлены экспериментальные данные по исследованию влияния слабых периодических импульсов давления с частотой следования от 100 до 2000 кГц на процесс электрохимического восстановления цинка на катоде из конструкционной стали из цинкатных растворов в условиях действующего гальванического производства. Приводятся результаты исследований полученных цинковых покрытий с помощью растровой электронной микроскопии и рентгенофлуоресцентного микроанализа. Обнаружено увеличение скорости процес- са и возрастание выхода цинка по току, уменьшение гео- метрической толщины покрытия при возрастании его атомарной плотности, значительное снижение пористости цинкового слоя. Обсуждаются наблюдаемые эффекты пространственно-временного упорядочивания электрохимического процесса. Предлагается механизм электропереноса в гальванической ванне цинкования.

Настоящее пособие содержит лекционный материал курса "Электродинамика", читаемый студентам физического факультета по специальности "Физика".

Настоящее пособие содержит лекционный материал курса "Электродинамика", читаемого студентам физического факультета по специальности "Физика".

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре физики полупроводников и микроэлектроники физического факультета Воронежского государственного университета.

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре физики полупроводников и микроэлектроники физического факультета Воронежского государственного университета.

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре физики полупроводников и микроэлектроники физического факультета Воронежского государственного университета.

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре физики полупроводников и микроэлектроники физического факультета Воронежского государственного университета.

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре экспериментальной физики физического факультета Воронежского государственного университета.

Изложены основы физики наносистем. Обсуждаются свойства сверхрешеток, транспортные явления в низкоразмерных системах, оптические свойства наноструктур, квантовые явления в магнитном поле. Анализируются перспективы создания различных устройств наноэлектроники и молекулярной электроники. Для студентов высших учебных заведений, аспирантов, научных работников и инженеров, работающих в области физики наносистем и нанотехнологий.

Целью диссертации является повышение эффективности сжатия цифровой аудиоинформации. Специальность 05.12.13 – Системы, сети и устройства телекоммуникаций.

Рассмотрены современные методы голографии. Излагаются способы записи и воспроизведения голограмм различных типов, их преимущества и недостатки. Для студентов, магистров и аспирантов, обучающихся по специальности 200700 Фотоника и Оптоинформатика.

В учебном пособии рассмотрены основные принципы распространения света в плоских и цилиндрических волокнах. Изложены основные причины уширения импульсов при распространении в световоде и способы увеличения их ширины полосы пропускания. Разработано в соответствии с ФГОС ВПО по направлению подготовки бакалавров 200700 Фотоника и оптоинформатика. Предназначено для студентов 3 курса ФБТО для самостоятельной подготовки и практических занятий.

Целью работы является изучение студентами методов оптимизации частотной характеристики времени реверберации помещения. В лабораторной работе рассматриваются принципы подбора звукопоглощающих материалов с целью изменения времени реверберации помещения.

Настоящие методические указания с рекомендациями к выполнению курсовой работы предназначены для студентов дневной формы обучения по специальности 200700 Фотоника и оптоинформатика. В методической разработке содержатся рекомендации к выполнению курсовой работы по курсу «Физические основы нанотехнологий, фотоники и оптоинформатики».

Методическая разработка по учебной дисциплине «Электроакустика и звуковое вещание» предназначена для специальности 210405 «Радиосвязь, радиовещание и телевидение», бакалавриата 210700 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», 210400 «Радиотехника».

Методическая разработка содержит 7 лабораторных работ по теме «Колебания».

Методическая разработка по учебной дисциплине «Электроакустика и звуковое вещание» предназначена для специальности 210405 «Радиосвязь, радиовещание и телевидение», бакалавриата 210700 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», 210400 «Радиотехника».

Методическая разработка по учебной дисциплине «Электроакустика и звуковое вещание» предназначена для специальности 210405 «Радиосвязь, радиовещание и телевидение», бакалавриата 210700 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», 210400 «Радиотехника».

Методическая разработка предназначена для для магистрантов 1 года обучения по направлению подготовки 200700 «Фотоника и оптоинформатика».

Методическая разработка предназначена для для магистрантов 1 года обучения по направлению подготовки 200700 «Фотоника и оптоинформатика».

Книга представляет собой курс лекций по учебной дисциплине «Физические основы нанотехнологий, фотоники и оптоинформатики», рассматривающий основные явления, принципы и экспериментальные достижения нанофотоники. В книге на высоком физико-математическом уровне описываются вопросы распространения и взаимодействия света в пространственно-ограниченных наноструктурах, рассматриваются свойства различных наноструктурированных материалов, а также вопросы их практического использования.

Учебное пособие содержит описания к ряду работ по компьютерному моделированию физических процессов, в которых используются компьютерные модели из курса «Открытая физика», разработанного компанией «Физикон».

Рассмотрены современные методы фемтосекундной оптики. Излагаются принципы функционирования пико- и фемтосекундных лазеров. Значительное внимание уделено нелинейным взаимодействиям и самовоздействию фемтосекундных лазерных импульсов, компрессии фемтосекундных импульсов и возможности управления их формой.

В пособии приведены не только теоретические сведения из наиболее известных источников, уже ставших на данный момент классикой, но и примеры из практики авторов по применению освещенных подходов, теорий, гипотез и методов к системам из различных областей науки и техники. В частности, приведен пример моделирования такой дискретно-нелинейной системы, как импульсный стабилизатор напряжения инвертирующего типа и приведен ее полный фрактальный и мультифрактальный анализ. Рассмотрены кризисы-катастрофы в экономических временных рядах и приведен авторский метод прогнозирования экономических кризисов на фьючерсных нефтяных рынках. Также показаны возможности применения фрактального подхода в виде авторских модификаций известных фрактальных методов и алгоритмов их применения для таких биологических систем, как желудочно-кишечный тракт и мозг человеческого организма с целью диагностирования отклонений в их функционировании. Данный класс систем присутствует во множестве отраслей науки и техники, в том числе не только в естественнонаучных но и в гуманитарных отраслях. Один из авторов защитил докторскую диссертацию но данной специальности в физико-математической отрасли, а второй автор, будучи доктором физико-математических наук по данной специальности, уже не первый десяток лет возглавляет диссертационный совет но нескольким специальностям, в том числе и но радиофизике.

Цель учебно-методического комплекса по учебной дисциплине «Концепции современного естествознания» — помочь студенту овладеть довольно емким предметом, введенным в систему преподавания в высшей школе. В доходчивой и популярной форме излагаются современные представления о развитии природы, о структурных уровнях организации материи. Особое внимание уделяется мировоззренческим и методологическим аспектам изучаемого курса Работа подготовлена в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта профессионального образования по дисциплине «Концепции современного естествознания». Помимо лекционного материала в ней содержаться планы семинарских занятий, тематика рефератов, тесты, вопросы самоконтроля, словарь основных терминов, литература.

Перечислены основные математические методы, используемые при описании межатомарных взаимодействий: квантово-механические методы, методы молекулярной динамики на основе эмпирических потенциалов и молекулярно динамические методы на основе аппроксимации сильных связей. Приведены их достоинства и недостатки. Рассмотрен математический аппарат для приближенного расчета волнового уравнения атома на основе гамильтониана и теории сильных связей. Для моделирования перемещений взаимодействующих атомов использован корректирующий алгоритм расчета кинематических характеристик. Представлены два методологических этапа: расчетный, на котором задают начальные условия и определяют уровни энергетических барьеров возможных химических реакций, и модельный, на котором выполняют оценку сил межатомарного взаимодействия. Особенностью моделирования является комбинация методов молекулярной динамики и аппроксимации сильной связи. Преимущество такого подхода — существенное увеличение размеров системы без значительной потери точности при расчетах. Методология продемонстрирована на примере образования химических связей при адсорбции.

В учебном пособии подробно рассматривается второй раздел курса «Физика твердого тела» для педагогических вузов. Вместе с тем пособие ориентировано на то, чтобы помочь будущему учителю последовательно излагать идеи молекулярно-кинетической теории не только применительно к газам, но и к конденсированному состоянию. Ведущей физической и методической идеей данного раздела курса ФТТ является идея сильного взаимодействия атомов конденсированной среды и соответственно коллективного характера возникающих возмущений, в том числе упругих колебаний. Все главы заканчиваются контрольными вопросами-тестами, отдельно приведены ответы на тесты.

В работе приведены описания лабораторных работ и краткие теоретические сведения учебной программы по дисциплине «Сопротивление материалов». Учебно-методические требования к порядку выполнения лабораторных работ и предъявлению отчёта материалов выполнены в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом по направлению «Педагогическое образование» и согласуются с программой обучения по данной дисциплине, утверждённой УМУ МПГУ.

В учебно-методическом пособии представлены задания по общим и частным вопросам теории и методики обучения физике для студентов бакалавриата и специалитета. Задания отличает компетентностная направленность, они носят контекстный характер и адекватны задачам, которые учитель физики решает в своей профессиональной деятельности. Пособие включает задания как открытого типа, так и закрытого. Помимо заданий в него включены тесты для проверки соответствия уровня подготовки студентов по теории и методике обучения физике требованиям ФГОС.

Учебное пособие, подготовленное преподавателями кафедры общей и экспериментальной физики факультета физики и информационных технологий МПГУ, содержит около 450 вопросов и задач, ответы к ним и рисунки. К наиболее сложным задачам даны развернутые ответы. Пособие соответствует программе по специальности 032200 «Физика».

Учебное пособие, подготовленное преподавателями кафедры общей и экспериментальной физики факультета физики и информационных технологий МПГУ, содержит более 800 вопросов и задач, ответы к ним и рисунки. К наиболее сложным задачам даны развернутые ответы. Пособие соответствует программе по направлению 011200.62 «Физика».

В монографии представлены теоретические основы построения методической системы подготовки учителя физики в рамках посдипломного образования выпускников технических вузов. Дан анализ современной теории и практики подготовки специалистов в постдипломный период с учетом особенностей обучения взрослых и опорой на компетентностный подход. Описана структурная модель содержания учебной деятельности специалистов, определены принципы отбора содержания курса «Теория и методика обучения физике» в соответствии с требованиями к уровню подготовки современного учителя физики. Автор также предлагает систему заданий для педагогов в соответствии с требованиями Федерального государственного общеобразовательного стандарта нового поколения, конкретные примеры реализации идеи использования методической системы подготовки учителя в период постдипломного образования.

В монографии изложены математические основы нового подхода в современной теории гравитационного поля, основанного на систематическом использовании геометрически обобщенных постримановых пространств, а также на необходимом существовании в природе скалярного поля Дезера-Дирака, имеющего такой же фундаментальный статус, как и метрика.

Что такое наука? Когда и где она появилась? Какую роль она играет в жизни человека и общества? Почему под наукой в первую очередь подразумевается естествознание? Как происходит научное познание? Есть ли у науки границы? Что представляют собой научные революции и научные картины мира? Что такое макромир, микромир и мегамир? Каковы основные научные представления современного человека о происхождении и устройстве вселенной? Что такое глобальные проблемы современного мира? Обо всем этом вы узнаете, прочитав книгу, которую держите в руках. Автор – доктор философских наук, профессор кафедры философии Московского педагогического государственного университета, много лет преподающий курс концепций современного естествознания, постарался сделать предлагаемый вашему вниманию материал простым и ясным, а по возможности – интересным и увлекательным. Материалы книги с неизменным успехом используются автором в многолетней преподавательской практике.

В учебном пособии содержится около сорока задач, в которых рассматривается движение заряженных частиц в различных электрических и магнитных полях. Во многих задачах наряду с нерелятивистским обсуждается и релятивистское движение.

Целью работы явилось исследование характеристик однофотонных сверхпроводниковых детекторов, созданных на базе тонких пленок NbN, увеличение быстродействия детектора и исследование возможностей практического применения однофотонных сверхпроводниковых детекторов вместо традиционно используемых полупроводниковых однофотонных детекторов. Практическим результатом работы явилось создание быстродействующего детектора одиночных фотонов на основе эффекта однофотонного детектирования оптического и ИК излучений тонкопленочными сверхпроводящими наноструктурами. Детектор обладает рекордными характеристиками по быстродействию и чувствительности в широком спектральном диапазоне от УФ до ИК. Показана перспективность применения детекторов в корелляционной инфракрасной микроскопии живых биологических образцов с высоким временным разрешением.

В работе даны методические указания и задания для контрольных работ по всем разделам курса общей физики.

Предлагаемое пособие является руководством к выполнению лабораторных работ по общей физике для студентов первого курса физического отделения факультета математики, физики и информационных технологий Калмыцкого государственного университета и содержит необходимые для усвоения программного материала теоретические сведения, описания экспериментальных установок, порядок проведения измерений и перечень заданий для студентов. В каждом описании лабораторной работы - контрольные вопросы для самопроверки.

В работе приведены тезисы лекций по разделу «Механика» университетского курса общей физики, представлен справочный материал по изучаемым темам.

В статье дана методика преподавания курса общей физики по разделу «Механика», для студентов-первокурсников направлений «Физика», «Химия, физика и механика материалов».

Представлена прикладная расчетная методика нелинейного анализа конструктивных соединений в виде пересекающихся оболочек с применением метода конечных элементов, теории оболочек, теории пластичности в варианте теории течения с изотропным деформационным упрочнением и геометрически нелинейной теории оболочек в квадратичном приближении. Описан четырехугольный оболочечный конечный элемент на основе смешанного вариационного принципа для нелинейного анализа оболочек. Для определения предельных пластических нагрузок, характеризующих значительный рост пластических деформаций, используется разработанный критерий максимума скорости возрастания относительной пластической работы. Представлены разработанное специализированное программное обеспечение (вычислительная программа SAIS и ее приложение − программный модуль LOAD_PL) для реализации прикладной методики и процедуры определения предельных пластических нагрузок. На примерах моделей сосуда давления с эллиптическим днищем и патрубком рассмотрены вопросы определения предельных пластических нагрузок в случаях действия внутреннего давления, изгибающего момента на патрубок и комбинированного нагружения для различных вариантов расположения патрубка на днище. Приведены полученные обобщенные кривые предельных пластических нагрузок для случая простого комбинированного нагружения. Показано, что нецентральное положение патрубка приводит к повышению предельных нагрузок. DOI: 10.17238/issn1815-1051.2015.1.22

Установлено влияние СВЧ-излучения на процессы активной деформации и релаксации механических напряжений в нагруженных образцах нержавеющей стали при действии импульсов тока и ориентациях вектора напряженности электрического поля СВЧ-излучения в продольном и поперечном направлениях деформируемого образца. При продольной ориентации вектора СВЧ-излучения и действии тока эффект разупрочнения металла возрастал с 22% до 30%. Анализ микроструктуры образцов показал существенное влияние внешних энергетических воздействий на деформацию зерен стали. DOI: 10.17238/issn1815-1051.2015.2. 27

Рассматривается проблема локализации деформаций в плоских растягиваемых образцах. Представлены результаты проведенных экспериментальных исследований ползучести плоских стандартных образцов из алюминиевого сплава при температуре 400°С. Образцы испытывались в условиях ползучести при различных начальных растягивающих напряжениях. Использование разработанной бесконтактной системы измерения позволило получить зависимости изменения формы образцов, перемещения поверхностных точек, истинного напряжения в образце от времени и др. Исследована зависимость ширины и толщины образца в месте разрушения от начального напряжения. Определен относительный интервал времени деформирования, при котором образец растягивается равномерно и время образования локализации деформаций. Введены понятия «быстрая» и «долгая» локализации. Проведено сравнение полученных результатов с данными аналогичных испытаний цилиндрических образцов. DOI: 10.17238/issn1815-1051.2015.2.40

Разработана математическая модель микромеханического гироскопа с резонатором в виде четырех упругих стержней. Методом двух масштабов построено решение нелинейных уравнений движения чувствительного элемента микромеханического гироскопа на вибрирующем основании. Исследована устойчивость по Ляпунову стационарных решений и в пространстве параметров системы указаны области устойчивости стационарных режимов колебаний. DOI: 10.17238/issn1815-1051.2015.2.15

Рассмотрена задача о вынужденных колебаниях материальной точки на плоскости. Точка закреплена с помощью шести невесомых линейных пружин. Возбуждение колебаний создается гармонической силой, направление которой совпадает с одной из координатных осей. Взаимодействие между точкой и плоскостью учитывается по модели сухого трения. Решение получено методом усреднения. Обнаружено несколько устойчивых режимов колебаний. Выявлены некоторые особенности решений, характерные для модели сухого трения. DOI: 10.17238/issn1815-1051.2015.2.9

Представлена прикладная расчетная методика нелинейного анализа конструктивных соединений в виде пересекающихся оболочек с применением метода конечных элементов, теории оболочек, теории пластичности в варианте теории течения с изотропным деформационным упрочнением и геометрически нелинейной теории оболочек в квадратичном приближении. Описан четырехугольный оболочечный конечный элемент на основе смешанного вариационного принципа для нелинейного анализа оболочек. Для определения предельных пластических нагрузок, характеризующих значительный рост пластических деформаций, используется разработанный критерий максимума скорости возрастания относительной пластической работы. Представлены разработанное специализированное программное обеспечение (вычислительная программа SAIS и ее приложение − программный модуль LOAD_PL) для реализации прикладной методики и процедуры определения предельных пластических нагрузок. На примерах моделей сосуда давления с эллиптическим днищем и патрубком рассмотрены вопросы определения предельных пластических нагрузок в случаях действия внутреннего давления, изгибающего момента на патрубок и комбинированного нагружения для различных вариантов расположения патрубка на днище. Приведены полученные обобщенные кривые предельных пластических нагрузок для случая простого комбинированного нагружения. Показано, что нецентральное положение патрубка приводит к повышению предельных нагрузок.

Введение: многие системы передачи информации, основанные на явлении хаотической синхронизации, имеют низкую устойчивость к шумам и искажениям сигнала в канале связи, ограничивающую их практическое применение. Цель: разработка и исследование схемы передачи информации с переключением хаотических режимов, обладающей высокой устойчивостью к шумам и амплитудным искажениям сигнала в канале связи. Результаты: предложена мо- дификация классической схемы связи с переключением хаотических режимов, существенно увеличивающая помехо- устойчивость системы. Передатчик и приемник схемы построены на основе систем с запаздывающей обратной свя- зью, демонстрирующих хаотическую динамику высокой размерности. Проведены численные исследования предло- женной системы передачи информации. Построены зависимости вероятности ошибки на бит при передаче бинарного информационного сигнала от отношения сигнал/шум, затухания сигнала в канале связи и длины интервала времени, в течение которого передается один бит. Показано, что предложенная система связи демонстрирует значительно более высокую устойчивость к шумам и амплитудным искажениям сигнала в канале связи, чем большинство других систем передачи информации, использующих хаотическую синхронизацию для передачи информационного сигнала через ана- логовый канал связи. Практическая значимость: предложенная система связи позволяет повысить устойчивость схем с переключением хаотических режимов к шумам и затуханию сигнала в канале связи, что открывает возможность их практического использования.

Рассмотрены общие вопросы электромагнитной обстановки на объектах электроэнергетики, источники и каналы передачи помех, методы и технические средства борьбы с радиопомехами, помехоустойчивость, а также методы испытаний и сертификации элементов вторичных цепей на помехоустойчивость, нормы по допустимым напряженностям электрических и магнитных полей промышленной частоты для персонала и населения.