МАТЕМАТИКА И ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ

Рассматриваются и обосновываются подходы к отбору и освоению содержания проблематики современных наукоемких технологий в условиях уровневой подготовки педагогических кадров по физике. Особое внимание уделяется отражению в содержании теоретической и экспериментальной подготовки будущих учителей ключевых концептов нанофизики.

В статье рассмотрены различные виды компьютерного эксперимента, их классификация. Устанавливается соответствие между типом компьютерного эксперимента и задачами, выполняемыми компьютером.

В статье анализируется традиционный для курса общей физики подход к изучению нормальной дисперсии света с помощью гониометра и треугольной призмы. Предложенные направления модернизации традиционной методики реализованы в виде компьютерной лабораторной работы. Даны рекомендации по использованию данной методики в лабораторном практикуме курса общей физики.

Авторами дается описание лабораторного эксперимента, позволяющего исследовать связанные механические колебания, используя визуализацию в виртуальных технологиях.

Приведено описание и результаты выполнения лабораторной работы для изучения механических колебаний и резонанса. Осциллятором служит гальванометр.

В рамках лабораторного практикума по газодинамике, создаваемого в СарФТИ НИЯУ МИФИ, разработана модель динамики простейшей термоядерной мишени для ИТС. В модели в качестве драйвера используется внутренняя энергия воздуха в окружающей среде. В силу безопасности модели работа с ним не требует специальных допусков. Ключевые слова: практикум по газодинамике, динамика термоядерной мишени, ИТС,

В статье рассмотрены ключевые физические идеи, приведшие к экспериментальной верификации бозона Хиггса. Обозначены концептуальные проблемы теории суперсимметрии в контексте данного открытия. Рассмотрена гипотеза о техницветовой природе бозона Хиггса.

В рамках концепции «снизу – вверх» современной наноэлектроники рассматриваются баллистический и диффузионный транспорт фононов и его роль в теплопроводности.

Приведено два решения задачи о формировании электрического и магнитного полей устанавливающимся во времени током: одно на основе уравнений Максвелла, другое с использованием малоизвестных формул О.Д. Ефименко. Эти формулы являются решением уравнений Максвелла и демонстрируют непосредственную зависимость полей E и B от их источников: плотностей заряда ρ и тока j, а также их производных по времени ρ и j. Второй метод, в отличие от первого, доступен студентам, изучающим вводный курс физики, позволяет более просто решать ряд задач электродинамики, и не использует представлений, согласно которым переменное электрическое поле является источником магнитного, а переменное магнитное – источником электрического, которые часто приводят к предрассудкам о природе электромагнитного поля.

Учебное пособие содержит теоретические сведения о математической основе карт, основные сведения по составлению и использованию карт из заданий, в которых рассматривается определение картографических проекций, разграфки и номенклатуры топографических карт, построение профилей; составление тематических карт в зависимости от способов изображения объектов и явлений, определение генерализации карт в зависимости от масштаба.

На основе библиометрического анализа публикаций СО РАН в области нанонауки и нанотехнологии за 2000–2011 гг., представленных в базах данных WoS, CAPlus, Scopus, Inspec и РИНЦ, выявлена их положительная динамика, определено преобладание статей и обзоров, причем англоязычных. Выявлены отечественные и зарубежные партнерские организации, идентифицированы наиболее продуктивные институты и сотрудники СО РАН. Мультидисциплинарный тематический анализ показал принадлежность публикаций СО РАН в области нанонауки и нанотехнологии к физике, химии, материаловедению, биологии, химической технологии, электронной промышленности. Отмечено количественное преобладание публикаций по структуре твердых кластеров, наночастиц, нанотрубок и наноструктурированных материалов

Методом рН-метрического титрования исследовано взаимодействие Al(III) с анионами ампициллина (Amp–) и амоксициллина (Axn–) в водном растворе при 25 °С и ионной силе 0.1 (KNO3). Обнаружено образование комплексов AlAmp2+ (lg b = 5.11±0.06), AlHAmp3+ (lg b = 9.63±0.07), AlAxn2+ (lg b = 4.64±0.09), AlHAxn3+ (lg b = 7.95±0.09).

Методом рН-метрического титрования исследовано взаимодействие Al(III) с анионами бензилпенициллина (Bzp–) и карбенициллина (Carb2–) в водном растворе при 25 °С и ионной силе 0.1 (KNO3). Установлено, что в слабокислой среде образуются комплексы состава AlBzp2+ (lg b = 3.6±0.1) и AlCarb+ (lg b = 4.10±0.08).

Исследован процесс высокотемпературной обработки стиролсодержащего олигомера, полученного из побочных продуктов производства полибутадиена гидропероксидом пинана. Показана возможность применения полученного окисленного продукта в производстве эмульсионных каучуков, для защитной обработки древесины и изделий на ее основе.

Проведен анализ тяжелой смолы пиролиза производства ООО “Томскнефтехим” и продуктов ее экстракционно-хроматографического разделения (масла, смолы и асфальтены) методом пиролитической газовой хромато-масс-спектрометрии (ПГХМС). Определены основные структурные фрагменты смол и асфальтенов и индивидуальный состав масел при их разложении в пиролитической камере при 800 °С в инертной атмосфере. Установлено, что масла представляют собой смесь низкомолекулярных конденсированных ароматических соединений – 3–6-тиядерных ароматических углеводородов c молекулярной массой до 300 а. е. м., а смолы и асфальтены – высокомолекулярные ароматические соединения, молекулы которых сконструированы из 1–2-, 4–5- и 1–2-, 3–4-хядерных ароматических фрагментов соответственно. C использованием методов ПГХМС и ИК-спектроскопии идентифицирован состав высококипящей части тяжелой смолы пиролиза.

Исследована токсичность водных вытяжек из сорбционного материала, содержащего модифицированные коллоидным серебром и не модифицированные частицы наноструктурного оксигидроксида алюминия, по отношению к дафниям и люминесцирующим бактериям. Установлено, что токсичность водных вытяжек обусловлена присутствием ионов Al3+, мигрирующих в воду с низким солесодержанием, и олигодинамическим действием серебра.

Предложен простой и экологически безопасный метод получения высококонцентрированных (порядка 0.01 моль/л) гидрозолей, содержащих наночастицы меди размером 30–40 нм. Метод основан на восстановлении ионов Cu2+ в водных растворах аскорбиновой кислотой в присутствии высокомолекулярного стабилизатора – желатозы, продукта высокотемпературного гидролиза желатина

Методом хромато-масс-спектрометрии исследован состав эфирных масел многоколосника Agastache rugosa, A. scrophulariifolia, A. foeniculum, A. urticifolia, A. mexicana, культивируемого в условиях Среднего Урала. Установлено, что в них преобладают ментон (42.2 %) и изоментон (18.8 %).

Исследованы особенности термического разложения (пиролиза, парового риформинга) углеродсодержащего сырья в виброожиженном слое инертного материала и катализаторов глубокого окисления. Показано, что при пиролизе древесины присутствие катализатора обеспечивает более полное превращение конденсируемых органических веществ (смол) в легкие газообразные продукты (СО, Н2, СО2, СН4). На примере модельного кислородсодержащего органического субстрата (глицерина) показано, что при паровом риформинге глицерина в псевдоожиженном слое катализаторов глубокого окисления его конверсия осуществляется по нескольким маршрутам, включая газификацию с образованием СО, Н2, СО2 и СН4, поликонденсацию продуктов дегидратации глицерина с образованием кокса, паровую газификацию кокса. Аналогичные процессы реализуются при горении биомассы на стадии пиролиза и газификации в кипящем слое. Показано, что эффективные катализаторы в паровом риформинге глицерина проявляют высокую активность в процессе окисления глицерина и биомассы. Исследование процесса каталитического сжигания водных растворов глицерина показало, что степень окисления при использовании различных катализаторов глубокого окисления органических веществ достигает 99.3–99.9 %. Наиболее эффективно процесс окисления протекает в присутствии катализатора ИК-12-73.

Рассмотрен комплекс проблем, связанных с особенностями кристаллизации оксалата кальция в присутствии аминокислот. С помощью рентгенофазового анализа установлено, что образующиеся осадки представлены одноводным оксалатом кальция (уэвеллитом). Определены кинетические параметры кристаллизации. Показано, что рост кристаллов происходит по механизму двумерного зарождения. Установлено, что аминокислоты различным образом влияют на кристаллизацию: глутаминовая кислота, аргинин, глицин, лизин ингибируют процесс; пролин, валин, серин, аспарагин служат его катализаторами; ряд аминокислот (аланин, фенилаланин и др.) оказывает незначительное действие на кинетику роста кристаллов. С увеличением пересыщения промотирующее действие аминокислот ослабляется, а ингибирующее влияние усиливается, что связано с конкуренцией этих эффектов.

Изучены низкомолекулярные азотсодержащие основания высокосмолистых высокопарафинистых нефтей. Показано, что их структурно-групповой состав не зависит от содержания в нефтях смолисто-асфальтеновых веществ и парафинов и характеризуется набором соединений, типичным для основной массы добываемых нефтей.

Растения лабазника вязолистного,произростающего на среднем Урале,могут служить источником флавонов,катехинов,танинов,сапонинов,каротиноидов.

Изучены свойства волокнистых нефтесобирателей,полученых неизобарной термообработкой водяным паром различногополистирольного сырья

Представлен обзор о гепатотоксинах,продуцируемых цианобактериями различных родов

Обсуждаются вопросы математического моделирования деформирования образцов пород и, в частности, проблема жесткого и мягкого нагружения. Формулируется обратная задача идентификации механических свойств, граничных условий и геометрии ослаблений с использованием переопределенных условий по замерам смещений и акустической электромагнитной эмиссии, характеризующей разрушение пород под нагрузкой.

Методические указания содержат понятие о степени окисления; сведения об окислителях и восстановителях, в том числе примеры их наиболее часто встречающихся представителей; о типах окислительно-восстановительных реакций и правилах подбора стехиометрических коэффициентов в уравнениях этих реакций: факторах, влияющих на направление протекания окислительно-восстановительных реакций; о практическом значении окислительно-восстановительных процессов в окружающем мире. Все приведенные окислительно-восстановительные превращения сопровождаются уравнениями химических реакций. Приведены упражнения, задачи, методические указания к их выполнению.

Рассмотрена возможность обучения технологии и развития культуры физического эксперимента на примере решения задачи определения показателя преломления порошкообразных твердых тел. Обсуждаются все основные этапы исследования – от постановки эксперимента до окончательной обработки полученных результатов.

Обосновывается необходимость и раскрывается сущность интеграции содержания образования при подготовке педагогических кадров по физике. Показаны возможности реализации интеграции содержания образования на предметной основе проблематики современных наукоемких технологий.

Приводится описание лабораторной установки для измерения разности фаз между внешним переменным полем и полем индукционных токов. Показано, что разность фаз можно определить из отношения амплитуд ЭДС, наведенных в индукционном датчике внешним полем и полем индукционных токов. На основе измерений разности фаз проведено бесконтактное измерение индуктивного и активного сопротивлений исследуемого соленоида.

Дан обзор исследований по дифракции волн различной природы на дифракционных решетках в ближней зоне – дифракции Френеля. Отмечены особенности самоизображения структуры решетки – ковра Тальбота – для случаев пропускающей и отражающей решеток. Дан анализ эффекта Лоу и рассмотрены возможности интерферометра Тальбота–Лоу в исследовании волновых свойств очень крупных молекул. Подчеркнута необходимость изучения дифракции Френеля и ее практических приложений в курсе общей физики технических университетов.

В рамках концепции наноэлектроники «снизу – вверх» рассматриваются ключевые темы спинтроники – спиновый вентиль, граничное сопротивление при несовпадении мод проводимости, спиновые потенциалы и разность нелокальных спинпотенциалов, спиновый момент и его транспорт, обращение намагниченности спиновым током, поляризаторы и анализаторы спинового тока.

Рассмотриваются педагогические условия, реализованные в учебном процессе на кафедре физики в Дальневосточном рыбохозяйственном университете. Предлагаются различные формы и методы проведения самостоятельной работы. Показано, что модернизация учебного процесса в соответствии с новыми стандартами образования способствует формированию профессиональных компетенций в процессе обучения в техническом университете.

Обсуждаются результаты оценки степени сформированности компетенций студентов направления 111500.62 «Промышленное рыболовство» при изучении физики с использованием материалов организационного и методического обеспечения.

Рассмотрены примеры передачи импульса статического электромагнитного поля источникам. Анализируется различие в импульсах, передаваемых электрическим зарядам при выключении магнитного поля плоского соленоида и круглого соленоида. Показано, что в некоторых случаях передаваемый зарядам момент импульса поля нельзя выразить с помощью вектора Пойнтинга и необходимо описание с помощью векторного потенциала и зарядов.

Обсуждаются вопросы моделирования электрической активности биологических объектов, изучаемые в курсе физики высших учебных заведений.

На основании анализа содержания университетской профессиональной подготовки студентов в области физики и ее преподавания сделан вывод о необходимости построения единой взаимно согласованной системы естественнонаучного образования, органически включенной в систему профессиональной подготовки.

Обсуждаются примеры применения процедуры нормировки из различных разделов курса общей физики. Показано, что во всех случаях нормировка – это устранение неоднозначности в количественном выражении физической величины.

Рассматриваются взгляды выдающихся физиков на философию и влияние философии на развитие физической науки.

Работа посвящена синтезу коррозийноустойчивых бронз. Целью работы явилось изучение фазообразования в представленной системе и подбор электролитов, перспективных для разработки материалов с регламентируемыми свойствами.

Определена растворимость цианистого калия в метаноле и глицерине с учетом образования соответствующих алкоголятов калия.

Найдено, что при реакции брома с 2-аллилтио-6-метил-4 (3Н) -пиримидиноном протекает бромциклизация и электрофильное замещение в пиримидиновое кольцо, а с 2-аллилтио-6-метил-5-этил-4 (3Н) -пиримидинонами - бромциклизация с образованием тиазоло[3, 2-а]-пиримидиниевых систем.

Синтезирован ряд новых производных 5-замещенных-1, 2, 4-триазолинтионов-3, содержащих фрагменты аренсульфонил (сульфанил) уксусных (пропионовых) кислот, путем их S-алкилирования в щелочной среде.

В работе приводятся квантово-химические расчеты структуры ряда норборненов на основе циклопентадиена и нитрилов, которые представлены акрилонитрилом и его производными. Расчеты позволили получить параметры циансодержащих норборненов.

Рассмотрены основные методы синтеза гетероциклических о-дикарбонитрилов. Систематезированы химические подходы к синтезу гетероароматических систем, содержащих фталонитрильный фрагмент, конденсированный с 5-, 6-, 7-, 8-членными и краун-эфирными гетероциклическими системами.

Показана целесообразность синтеза олигоэфирацильных производных эпоксидных олигомеров и неорганических кислот в среде нуклеофильных растворителей и растворителей-реагентов. Исследована реокинетика конденсации циклогексанона в среде ортофосфорной кислоты.

Рассмотрены результаты исследования кинетики окислительной полимеризации анилина в водной фазе на основании экспериментальных зависимостей рН реакционной системы от времени, полученных для трех различных температур. Рассчитаны константы скорости прямого одноэлектролитного переноса с молекулы анилина на окислитель и активационные параметры этого процесса.

Предложена методика прогноза газотранспортной способности дисперсных органических фаз в отношении массопереноса кислорода в эмульсию на основе данных об их физико-химических свойствах и корреляционных зависимостей.

Методом дифференциального термического анализа исследована трехкомпонентная система, определены температуры плавления, составы, энтальпии плавления тройных эвтектических смесей, описаны нон- и моновариантные равновесия.

Исследованы динамика потери щелочного металла калиевыми, цезиевыми и смешанными калий-цезиевыми полиферритами со структурой типа В-глинозема. Разработаны основные принципы экспресс-анализа устойчивости полиферритов к действию каталитических ядов. Предложен способ повышения устойчивости полиферритной фазы.