ФИЗИКА

Статья посвящена образованию и накоплению локальных повреждений в зоне вынужденной эластичности перед фронтом трещины разрушения в полимерах и композитах на их основе. Описан механизм образования микрополостей перед фронтом трещины, а также механизм распада слабых узлов несущего каркаса материала. Получено кинетическое уравнение распада слабых узлов несущего каркаса и рассчитано время распада узла.

Предложен алгоритм конечно-элементного решения трехмерной задачи нелинейной теории упругости при конечных деформациях для двух моделей: так называемой модели A и неогуковской модели. Алгоритм представляет собой модификацию метода Боне, основанного на использовании слабой вариационной формулировки задачи теории упругости в приращениях в актуальной конфигурации. Приведены примеры численного решения задачи о больших деформациях одноосного растяжения бруса в трехмерной постановке. Проведено сравнение конечно-элементных расчетов с известными аналитическими решениями, которое показало очень высокую точность предложенного алгоритма численного решения. Численные расчеты проведены на основе авторских комплексов программного обеспечения, в том числе авторской реализации метода Холецкого с использованием деревьев исключения для решения систем линейных уравнений большой размерности.

Приведены результаты анализа погрешностей, вносимых в формирование граничных условий на внешней границе пограничного слоя, полученные использованием широко применяемого на практике приближенного подхода к решению данной проблемы. Предложена модификация этого приближенного подхода, которая позволяет существенно снизить уровень соответствующих погрешностей счета.

В статье дано подробное описание основных квантовых объектов нанотехнологий: квантовых точек, углеродных нанотрубок и графена. Изучение квантовых явлений, определяющих уникальные свойства этих объектов, приобретение навыков их исследования и использования в практических целях составляет основную задачу подготовки студентов технических университетов к работе в наиболее перспективных направлениях современной науки и техники. В статье описаны методы получения квантовых точек, их физические свойства, а также свойства углеродных нанотрубок и графена. Значительное внимание уделено анализу уже существующего практического применения квантовых объектов нанотехнологий и обсуждению его широких перспектив. Отмечается, что необходимым условием успешного освоения нанотехнологий в нашей стране является изучение студентами квантовых явлений в курсе физики технических учебных заведений.

Предложен комплекс инженерных методик для расчета параметров теплового и механического действия ионизирующих излучений планковского спектра с эффективными температурами Teff = 1…10 кэВ на гетерогенные преграды в воздухе. Комплекс предназначен для использования в многовариантных расчетах при поиске рациональных параметров композитных конструкций с защитными гетерогенными покрытиями.

Рассмотрена задача об ударе материальной точки (тела) по цилиндрической оболочке и упругих симметричных колебаниях относительно плоскости, проходящей через ось оболочки. Решение получено в двойных рядах по координатам во времени для любой точки оболочки. Предложен и реализован метод расчета этих колебаний и проведены расчеты, которые позволили определить амплитудный критерий — среднее значение ускорения точки оболочки за фиксированное время распространения фронта волны радиальных колебаний. Экспериментально определена скорость фронта волны этих колебаний. Решена обратная задача определения места удара точки по цилиндрической оболочке, а также ее массы и скорости при ударе. Эксперимент хорошо подтверждает предложенную теорию.

Целью настоящей работы является построение и исследование космологических моделей в геометрии Лиры в предположении минимальности взаимодействия материи с полем вектора смещения и динамическим [лямбда]-членом. Получены новые динамические уравнения и их точные решения в космологических моделях на многообразии Лиры. Найдены точные решения уравнений динамики модели при различных уравнениях состояния материи, заполняющей Вселенную, и определенных предположениях относительно эволюции космологического члена. Показано, что взаимодействие поля динамического космологического члена с вектором смещения способно сохранить уравнения неразрывности для обычной материи в неизменном виде. Установлена возможность ускоренного расширения в данных моделях.

Рассмотрено получение и исследование динамических уравнений для космологических моделей, основанных на эффективных действиях дробного порядка. Для вывода модифицированных уравнений Фридмана однородных и изотропных космологических моделей из феноменологически построенного дробного действия применяются обобщения уравнений Эйлера-Пуассона, полученные ранее в теории дробного функционала. Для получения точных решений применяются математические анзацы и феноменологические законы эволюции космологического члена. Получены динамические уравнения и их точные решения в космологической теории дробного функционала действия. Рассмотрены космологические модели двух типов: модель дробного полного действия и модель дробного действия Эйнштейна-Гильберта. Исследованы случаи различных уравнений состояния вещества, заполняющего Вселенную. На основе предложенного анзаца для космологического члена получены точные решения уравнений динамики моделей. Приведены примеры законов эволюции космологического члена, широко обсуждаемых в литературе и имеющих наблюдательную основу. Установлена возможность ускоренного расширения Вселенной в наших моделях. Полученные результаты демонстрируют новые свойства космологических моделей, полученных из дробного действия, по сравнению со стандартными моделями, и открывают новые возможности в исследовании феномена Темной энергии. Предполагаемыми областями применения полученных результатов являются теоретическая космология и астрофизика.

Новые классы однородных космологических моделей для скалярных полей строятся на базе геометрии Лиры. Различные типы точных решений для модели получены применением двух методов, а именно метода генерирующей функции и формализма первого порядка.

Методами компьютерного моделирования исследованы энергетические и электрические характеристики нанотрубок, получаемых на основе ранее предложенных авторами 2D-супракристаллов. Рассмотрены супракристаллические нанотрубки из атомов углерода, кремния, бора и азота, серы. Показано, что изменяя химический состав, структуру, диаметр и хиральность таких нанотрубок, можно в широких пределах управлять их электрическими свойствами: от металлических до диэлектрических.

Получено общее решение задачи кинетических явлений в полупроводниках с учетом неравновесности электронной и фононной подсистем в поле ультразвуковой волны. Теоретический подход основан на самосогласованном рассмотрении поведения взаимодействующих подсистем: электрическое поле, ультразвуковая волна, электронная подсистема и подсистема тепловых фононов. В основе модели взаимодействия тепловых и звуковых фононов лежит метод Вудрафа и Эренрайха.

Показана возможность существования твердотельных кристаллических структур, которые назвали супракристаллами. В отличие от обычных кристаллов, в узлах кристаллической решетки супракристаллов отсутствуют отдельные атомы или ионы. Они замещены симметричными атомными ассоциатами. Определены классы симметрии 2D- и 3D-супракристаллов. С использованием пакета программ Abini-5, 8, 4 в приближении Хартри-Фока вычислены длина связи, энергия связи, энергия, приходящаяся на один атом, и ширина запрещенной зоны 2D- и 3D-супракристаллов, составленных из атомов C, Si, B, N, S. Необычные свойства супракристаллов представляют интерес для их производства и практического применения.

Источником анизотропии реликтового излучения являются космологические возмущения с длиной волны, сравнимой или большей радиуса Хаббла. Вполне резонно полагать, что такие длинноволновые возмущения пришли из эпохи, когда Вселенная была гораздо младше. Начальные возмущения имели квантово-механическую природу и впоследствии усиливались внешним параметрическим гравитационным полем. Таким образом, склярные и тензорные возмущения являются источником информации о ранней Вселенной. В данной статье рассматривается квантово-механическое происхождение начальных возмущений и производится расчет спектров мощности и спектральных индексов скалярных и тензорных возмущений в рамках точных решений уравнений динамики скалярного поля.

В работе предложена кинетическая модель радиационно ускоренной кластеризации и преципитации примесей в металлах и сплавах. Предложенная модель использована для расчета сдвига температуры хрупко-вязкого перехода корпусов реакторов ВВЭР-440. Получены математические выражения, описывающие влияние плотности потока нейтронов на радиационное охрупчивание.

Предложен механизм образования нанокластеров в объеме микротрещины поверхностного слоя металла в условиях кавитационного режима звукокапиллярного эффекта. Основу механизма составляет представление об электронном обмене между наночастицами посредством диссипативного туннелирования с последующим образованием диполей. Показано, что эффективный модуль Юнга наноструктурированной части поверхностного слоя определяется соотношением между темпом туннельных переходов и частотой ультразвуковой волны.

Теоретически исследован кавитационный механизм управления эффективным модулем Юнга поверхностного слоя металла с цепочкой микротрещин при наличии смазывающе-охлаждающих жидкостей с нанодобавками. Проведена модификация формулы Кенига для случая парного взаимодействия наночастиц с учетом дисперсии их характерного размера. Предложена одномерная модель поверхностного слоя металла с цепочкой микротрещин. Показано, что в случае достаточно плотной регулярной цепочки микротрещин эффективный модуль Юнга поверхностного слоя определяется в основном модулем Юнга материала наночастиц.

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.

Содержит теоретический материал, необходимый для постановки задач расчета физических полей высоковольтных электротехнических и электрофизических установок и объектов методом конечных элементов. Рассмотрены многочисленные примеры задач с решениями.

В пособии рассмотрены свойства материи, связанные с наличием в природе электрических зарядов, которые определяют возникновение электромагнитных полей. Даны разъяснения основных законов, явлений и понятий электромагнетизма. Рассмотрены законы, связанные с механическими и электромагнитными колебаниями и распространением волн. Раскрыты принципы теоретических и экспериментальных исследований электромагнитных волн и связь между оптическими и электромагнитными явлениями. Цель пособия - помочь студентам освоить материал программы, научить активно применять теоретические основы физики как рабочий аппарат, позволяющий решать конкретные задачи, связанные с повышением ресурсоэффективности. Пособие ориентировано на организацию самостоятельной работы студентов. В нем анализируется решение многих физических задач, приводятся задачи для самостоятельного решения и ответы к ним.

В пособии даны разъяснения основных законов, явлений и понятий классической и релятивистской механики, положения общей теории относительности. Рассмотрены главные вопросы молекулярно-кинетической теории вещества и термодинамики. Учитываются наиболее важные достижения в современной науке и технике, уделяется большое внимание физике различных природных явлений. Анализируется решение физических задач, приводятся задания для самостоятельного выполнения и ответы к ним.

В пособии изложены все разделы курса физической механики. Даны разъяснения основных законов, явлений и понятий классической механики, релятивистской механики и рассмотрены основные положения обшей теории относительности. Учитываются наиболее важные достижения в современной науке и технике, уделяется большое внимание физике различных природных явлений. Цель пособия - помочь студентам освоить материал программы, научить активно применять теоретические основы физики как рабочий аппарат, позволяющий решать конкретные задачи, связанные с повышением ресурсо-эффективности. Пособие ориентировано на организацию самостоятельной работы студентов. В нем анализируется решение многих физических задач, приводятся задачи для самостоятельного решения и ответы к ним.

В пособии рассмотрены основные вопросы молекулярно-кинетической теории вещества и термодинамики. Особое внимание уделено раскрытию физического смысла основных законов, явлений и понятий. Показано, что закономерности и соотношения между физическими величинами, к которым приводит молекулярная физика и термодинамика, имеют универсальный характер. В пособии учитываются наиболее важные достижения в современной науке и технике, уделяется большое внимание физике различных природных явлений. Кроме того, пособие ориентировано на организацию самостоятельной работы студентов. Анализируется решение многих физических задач и приводятся задачи для самостоятельного решения и ответы к ним.

Краткий курс физики разработан на базе лекций по общей физике, более 20 лет читаемых автором студентам технических вузов в полном соответствии с требованиями образовательного госстандарта. В пособии приведены основные законы и формулы по всем разделам физики с пояснениями, диаграммами, графиками и рисунками. Цель пособия - помочь студентам освоить материал программы, научить активно применять теоретические основы физики как рабочий аппарат, позволяющий решать конкретные задачи, приобрести уверенность в самостоятельной работе.

В пособии рассмотрены общие для естественно-научных дисциплин вопросы: предмет и метод исследования, свойства пространства-времени, возникновение Вселенной и жизни на Земле, закрытые и открытые системы, условия возникновения и примеры самоорганизации в живой и неживой природе, особенности биологических систем.

О нерешенных физических проблемах, стоящих перед учеными.

Моделирование физических процессов на компьютере.

Ученые установили, что оптические свойства пористого кремния - перспективного материала для микроэлектроники - изменяются под действием паров йода.

Ученые сделали метку для ДНК из квантовой точки.

В мире очень маленьких вещей, или в микроквантовом мире, все не так прозрачно. Объекты квантового мира больше похожи на волны, проникающие друг в друга, чем на ограниченные в пространстве предметы.

Магнитные полюса Земли решили поменяться?.

В учебном пособии представлена теория по разделу физики колебаний и волн, рассмотрены типичные задачи по теме, подобраны задачи для самостоятельного решения.

Учебник посвящен изложению основ квантовой информатики и описанию недавно открытых макроскопических квантовых систем на основе сверхпроводников, так называемых джозефсоновских квантовых битов (кубитов).

В монографии обоснованы объективные изменения парадигмы прикладного физико-математического образования под влиянием ИКТ, а также исследовано влияние этих изменений на характер профессиональной деятельности педагога физико-математического направления.

Конспекты лекций написаны на основе лекций, проводившихся авторами в разные годы на математическом факультете ВГУ. Содержание пособия охватывает материал первой части государственного стандарта по теоретической механике, относящейся к кинематике. Последний параграф посвящен изложению нетрадиционной интерпретации релятивистской кинематики – этот материал предназначен для специальных курсов.

В монографии обоснованы объективные изменения парадигмы прикладного физико-математического образования под влиянием ИКТ, а также исследовано влияние этих изменений на характер профессиональной деятельности педагога физико-математического направления.

Сборник статей «Кулагинские чтения: техника и технологии производственных процессов» включает материалы XIII Международной научно-практической конференции, проходившей 27-29 ноября 2013 г. в Забайкальском государственном университете. Сборник состоит из пяти частей. Часть V содержит доклады секций «Методы естественных наук в задачах природопользования и управления», «Фундаментальные научные исследования», «Тепло- и электроэнергетика, электротехника и энергосберегающие технологии».

Сборник статей «Кулагинские чтения: техника и технологии производственных процессов» включает материалы XIII Международной научно-практической конференции, проходившей 27-29 ноября 2013 г. в Забайкальском государственном университете. Сборник состоит из пяти частей. Часть IV содержит доклады секций «Механика», «Строительство», «Экология».

Сборник контрольных работ по физике предназначен для студентов-географов заочного отделения. Варианты контрольных вопросов и задач соответствуют стандартным учебным программам по общей физике. Для удобства студентов в сборник помещены некоторые полезные сведения и константы, выраженные в системе СИ, а также приведены четыре примерных варианта решениями.

"Учебное пособие «Квантовая радиофизика» подготовлено в соответствии с учебной программой курса «Квантовая радиофизика». В нём освещаются такие аспекты, как принципы работы и характеристики квантовых генераторов (лазера на розовом рубине, квантовых генераторов радиочастотного диапазона, полупроводниковых лазеров), резонансные явления в атомных структурах. Также рассмотрены устройства управления лазерным излучением и эффекты, на которых они основаны, даются сведения о нелинейных эффектах, используемых в оптических и СВЧ системах. Предназначено для студентов, обучающихся по специальностям 010800 Радиофизика, 010801 Радиофизика и электроника (дисциплина ""Квантовая радиофизика"", блок ОПД, ДС), очной и заочной форм обучения. "

В книге рассмотрены основные научные положения кислотно- основной теории адгезионных соединений и проанализированы используемые в современной практике методы определения кислотно-основных свойств твердых поверхностей органической и неорганической природы. Авторами проведено масштабное экспериментальное подтверждение теоретических основ кислотно- основного подхода для широкого ряда соединений на основе полимерных композиций, применяемых в качестве покрытий и клеев различного назначения. Получены экспериментальные данные по термодинамическим и кислотно-основным свойствам около двухсот органических и неорганических поверхностей, имеющих широкое практическое применение. Экспериментально подтверждена возможность прогнозирования адгезионного взаимодействия между адгезивом и адгерендом с учетом абсолютной разности в их кислотно- основных свойствах.

В монографии предложен новый комплексный метод контактной диагностики низкотемпературной плазмы струйного высокочастотного индукционного разряда атмосферного давления, позволяющий рассчитать его электромагнитные и тепловые характеристики по измеренным значениям продольной компоненты магнитного поля в разряде в зависимости от скорости плазменного потока. Развитый метод даёт возможность более глубоко изучить структуру квазистационарного электромагнитного поля ВЧИ разряда, что позволило установить ряд новых закономерностей, присущих данному типу разряда.

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

Пособие «Концепции современного естествознания в вопросах и ответах» написано в соответствии со структурой и требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по дисциплине «Концепции современного естествознания» для студентов гуманитарных специальностей и предназначено для организации контроля и самоконтроля знаний студентов по данному курсу. Оно содержит достаточно большой банк заданий различных типов: с выбором ответа (единственным и множественным), задания на установление последовательности и соответствия, ответы к заданиям. В пособие включены список рекомендуемой литературы и словарь терминов, который содержит определения и пояснения основных естественно-научных понятий.

В сборник вошли научные статьи, отражающие результаты исследований, представленных на научно-практической межрегиональной конференции «Квантовые компьютеры, микро- и наноэлектроника (физика, технология, диагностика и моделирование)», проходившей в Ярославском государственном университете им. П.Г. Демидова 22 - 23 сентября 2008 г. В сборник включены теоретические, экспериментальные и обзорные статьи, посвященные наиболее актуальным проблемам развития микро- и наноэлектроники, квантовым компьютерам и некоторым смежным вопросам. Конференция организована в соответствии с планом мероприятий государственного контракта № 02.552.11.7028 Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы».

Целью настоящего пособия является обучение студентов гуманитарных специализаций элементам естественнонаучной грамотности, основным представлениям об основополагающих концепциях различных естественных наук, формирующих единую картину мира. Наряду с присутствием элементов истории и философии науки, основное содержание пособия представлено как изложение целостного описания природы на основе научных достижений, смены методологий, концепций и парадигм в общекультурном и историческом контекстах. Настоящий курс реализован как междисциплинарное описание основных базовых явлений и законов природы и тех научных открытий, которые послужили началом революционных изменений в технологиях и мировоззрении.

Изложены физические и математические основы квантовой механики и их приме- нение в физике твердого тела, в полупроводниковых структурах. Приводятся примеры, иллюстрирующие теоретические положения, и задачи для самостоятельной работы. Из- дание предназначено для студентов инженерно-технических специальностей, присту- пающих к изучению микро- и наноэлектроники.

Кратко изложены основные вопросы курса физики. Особое внимание уделено раскрытию сущности физических явлений и закономерностей, разъяснению главных идей и принципов современной физики. Пособие состоит из двух книг. Книга 2 посвящается трем разделам программы: электричество, оптика и атомная физика. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Кратко изложены основные вопросы курса физики. Особое внимание уделено раскрытию сущности физических явлений и закономерностей, разъяснению главных идей и принципов современной физики. Пособие состоит из двух книг. Книга 2 посвящается трем разделам программы: электричество, оптика и атомная физика. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Механика. Молекулярная физика. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

В пособии изложены основные идеи и методы физики ядра. Основное внимание обращено на разъяснение смысла физических законов и на сознательное применение их при решении не сложных задач. Пособие предназначено для студентов, изучавших курс общей физики и знакомых математическим аппаратом высшей алгебры, аналитической геометрии и математического анализа в объёме программы педагогических вузов.