ФИЗИКА

В данной методической заметке предложены простые способы вывода выражения для плотности силы Абрагама, действующей со стороны электромагнитного поля на вещество. Эти способы полезны для начального ознакомления в лекционных курсах.

Предложен новый метод поиска чистых мод упругих волн в кристаллах из анализа 3D-поверхностей фазовых скоростей. От известных методов данный метод отличается учетом пьезоэффекта, что существенно влияет на результаты, особенно для сильных пьезоэлектриков. Разработана компьютерная программа, позволяющая строить указанные поверхности и их сечения базовыми плоскостями кристалла, а также указывать на их направления распространения чисто продольных и чисто поперечных упругих волн. Данную информацию можно получить, если известен класс симметрии кристалла, его упругие, диэлектрические, пьезоэлектрические константы и плотность.

Научный журнал «Пространство, время и фундаментальные взаимодействия» посвящен разделам теоретической физики, связанными с пространством, временем, Вселенной и относящимся к ним физическими явлениями. В журнале публикуются оригинальные статьи и освещаются основные направления российских и зарубежных научных исследований. Основной целью журнала является популяризация фундаментальной науки, пропаганда достижений российской методической школы и повышение интереса к передовой науке в целом.

Книга посвящена основам математического (аналитического, численного и вероятностного) и технологиям компьютерного моделирования реальных процессов, явлений и объектов. Рассмотрены более 50 физических объектов, их математические модели, задания к выполнению и компьютерные программы для отработки умений и навыков решения задач методами численного, вероятностного (методом Монте-Карло) моделирования реальных объектов.

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.

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

Метод определения параметров потенциала межатомного взаимодействия при низких энергиях, основанный на модели расширения импульсной сверхзвуковой струи в вакуум, использован для определения дисперсионных постоянных С_6 взаимодействий SF_6-SF_6 и SF_6-Ne. Измеряемая величина - значение положения максимума времяпролетного спектра. Показано, что полученные значения С_6 удовлетворительно совпадают с имеющимися данными.

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.

Методические указания содержат краткие сведения из теории изучаемого явления, методику выполнения экспериментов, а также порядок обработки полученных результатов.

Исследована трехмерная контактная задача для составного упругого шероховатого клина при скользящей заделке внешней грани. Клин составлен из двух клиновидных слоев разного угла раствора, соединенных скользящей заделкой. Предполагается, что один из слоев несжимаем. Для вывода интегрального уравнения контактной задачи используется метод интегральных преобразований Фурье и Конторовича–Лебедева. Ядро интегрального уравнения контактной задачи зависит от вспомогательной функции, удовлетворяющей интегральному уравнению Фредгольма второго рода. При помощи метода нелинейных граничных интегральных уравнений определена область контакта и основные механические характеристики. Ранее аналогичная задача рассматривалась для однородного клина.

Впервые построена математическая модель для описания процессов микроразрушения металлов, учитывающая процессы последовательного образования и развития субмикроскопических, микроскопических, коротких трещин и макротрещин. Введены понятия приведенной длины трещин и вероятности достижения приведенной длиной характерных значений, при которых начинается образование следующих типов трещин. Выписано выражение для определения этой вероятности, а также выражения для определения числа циклов начала образования последовательно микротрещин, коротких трещин и макротрещин. Получены зависимости для кривых усталости, включающие характерные значения приведенных длин трещин.

Твердотельное моделирование элементов двигателей в пакете Solid Edqe. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

В журнале публикуется разносторонняя информация о датчиках, приборах и системах измерения, контроля, управления включая: Результаты исследований и разработок отечественных и зарубежных ученых; Статьи о новых методах и принципах построения и проектирования; Сведения о новейшей продукции отечественных и зарубежных фирм; Технологические процессы производства; Метрологическое обеспечение, стандартизация и сертификация; Экономика и управление; Особенности современной организации производства и бизнес процессов; Хроника; Научно-техническая публицистика.

Рассмотрены группы симметрии структуры анизотропных материалов, группы симметрии упругих и пластических свойств. Показано, что в общем случае группа симметрии упругих свойств выше группы симметрии пластических свойств.

Рассказывается о том, почему при конденсации водяного пара в облаках получается именно снежинка с веточками-дендритами вычурной формы, а не округлый кусочек льда.

Излагаются основные понятия и законы электромагнетизма и электродинамики. Рассматриваются прикладные вопросы: скин-эффект, плазмоника, волноводы и резонаторы, начала квантовой теории излучения, спонтанное параметрическое рассеяние света.

Дается конспективное изложение семестрового лекционного курса, который рассчитан на студентов старших курсов, прослушавших университетские курсы математического анализа, уравнений в частных производных, теоретической механики и имеющих представление о методах векторного анализа и вариационного исчисления. Данный курс представляет собой систематическое изложение теоретических основ динамики жидких сред, опирающееся на активное использование лагранжево-гамильтонового формализма. Такой подход позволяет проследить преемственность гидродинамики и классической механики и на практике использовать мощные методы последней. Одна из важных задач курса состоит в обучении студентов современным математическим методам и понятиям, активно используемым в гидродинамике, к числу которых относятся, например, понятия производной Ли, симметрии уравнений, казимира и т.д. Курс начинается с введения понятий пассивного скаляра и инварианта движения жидкой среды, т.е. с кинематики жидкости. Вопросы кинематики практически не рассматриваются в классических курсах гидродинамики, тогда как они закладывают необходимую основу для последовательного построения лагранжевой теории. Далее на примерах идеальной и магнитной гидродинамик обсуждается в целом нетривиальная задача построения лагранжиана жидкой среды, разъясняется понятие инварианта в гидродинамике. Особое внимание уделяется обсуждению теоремы Нетер для жидких сред и ее интерпретации. На примере маркировочных симметрий в магнитной гидродинамике демонстрируется, как использование теоремы Нетер приводит к отысканию нетривиальных законов сохранения. Несколько лекций посвящено проблеме поиска симметрий гидродинамических уравнений, обучению технике Ли и систематическому методу нахождения законов сохранения путем отыскания вариационных симметрий, свойственных, в том числе, многожидкостным гидродинамическим уравнениям. Необходимо подчеркнуть, что в данном курсе совершенно не затрагивается целый ряд вопросов, обычно рассматриваемых в курсах по гидродинамике, например, обтекание тел, звук, ударные волны, турбулентность и пр. Курс ориентирован не на последующее решение прикладных задач гидромеханики, а на обучение будущих физиков-теоретиков необходимым основам теории поля, выходящим за рамки традиционных университетских курсов гидродинамики и электромагнетизма. Учебное пособие подготовлено на кафедре экспериментальной физики факультета физико-математических и естественных наук.

Рассмотрена методика экспериментального определения показателя адиабаты. Приведен пример анализа термодинамических процессов идеального газа. Предназначены для студентов второго курса физико-технологического факультета, специальности «Промышленная теплоэнергетика», изучающих дисциплину «Термодинамика».

Исследованы симметричные поперечные свободные колебания упругой трехслойной круговой пластины в нейтронном потоке. Пластина связана с безынерционным винклеровым основанием. Для внешних слоев принимаются гипотезы Кирхгофа, в легком заполнителе деформированная нормаль прямолинейна и несжимаема по толщине. Получены аналитические решения, проведен их численный анализ.

Доказательство того, что преобразования Лоренца не могут иметь места.

При помощи метода Ляпунова-Мовчана исследуется задача об устойчивости колебаний упругой пластины, обтекаемой сверхзвуковым потоком газа. Найдена критическая скорость.

В работе исследуется эффективность одного варианта геометрического многосеточного метода для решения задачи о качении шины и производится подбор его оптимальных компонент. Построенный метод сходится эффективно для достаточно больших с практической точки зрения систем. Особенностью является измельчение сетки только по окружному направлению.

В работе рассматриваются вопросы упрочнения обрабатываемых точением материалов и оценка физико-механического состояния поверхностного слоя деталей по накопленной энергии деформации и ее взаимосвязи с общей энергией резания

В виде задачи поиска точки стационарности функционала Гамильтона получена вариационная постановка динамических задач для геометрически и физически нелинейной упругой среды Коссера. Вычислены вариации тензоров деформации, поворота, векторов линейных и угловых скоростей. Доказана равносильность уравнений Эйлера с естественными граничными условиями уравнениям движения с исходными граничными условиями в случае потенциальности силовых и моментных нагрузок. Получено нетривиальное условие потенциальности моментных (объемной и поверхностной) нагрузок

Рассматривается решение задачи изгиба тонких круглых пластин, выполненных из дилатирующих разносопротивляющихся материалов, работающих за пределами упругости при конечных прогибах

Показано, что принципиальная неизмеримость иррациональных чисел, встречающихся в теоретических моделях математической физики, делает проблематичной экспериментальную верификацию этих моделей и должна приниматься во внимание при обсуждении границ применимости теоретических конструкций, в частности, концепции детерминизма Лапласа. В экспериментальной физике использование дискретных вещественных чисел в качестве численных оценок значений физических величин, строго говоря, не имеет смысла. Такой оценкой является только доверительный интервал, в котором с определенной вероятностью прогнозируется нахождение измеренных значений. Это, в частности, приводит к необходимости критического обсуждения физического смысла понятий равенства и неравенства измеренных значений физических величин.

Впервые был введен специальный потенциал взаимодействия между звеньями полимерной цепи, энергия которого уменьшается по мере увеличения расстояния s между звеньями вдоль цепи как s–1. Методом Монте-Карло было показано, что такого рода взаимодействия приводят к формированию глобулы с равновесной пространственной доменной укладкой звеньев. Радиус инерции участка цепи в таких глобулах изменяется с его длиной по скейлинговому закону, характерному для складчатых глобул

С помощью метода дискретных элементов рассмотрен способ численного моделирования нагружения физического образца, позволяющий описать свойство горной породы запасать и высвобождать упругую энергию. Образец моделируется ансамблем частиц, между которыми происходит упруго-вязкое взаимодействие с учетом сухого трения. В качестве внешней упругой обвязки выступают граничные частицы, связанные между собой упругими пружинами. В целом модельный образец представляет собой элемент среды, способной запасать часть энергии деформирования в виде внутренних самоуравновешенных напряжений. Проведено численное моделирование сжатия образца, даны оценки запасаемой энергии. Показано, что в среде формируются кластеры, скольжение по границам которых приводит к срывам на диаграмме деформирования. Срывы также возможны в процессе релаксации напряжений после однократного динамического воздействия на образец. Численные результаты согласуются с экспериментальными

Представлены физические основы светодиодов и полупроводниковых лазеров, а также области применения этих приборов. Предназначено для студентов физико-технического факультета.

Издается с июля 1880г. Научно-технический журнал в области энергетики и электротехники.

Содержатся тесты и решения к ним по теме «Внутренние усилия и напряжения при прямом изгибе стержней», изучаемой в дисциплинах «Сопротивление материалов» и «Техническая механика». Во введении изложен теоретический материал по темам: «Ключевые правила и формулы», «Определение поперечной силы и изгибающего момента в поперечных сечениях стержней», «Характерные особенности эпюр поперечных сил Q и изгибающих моментов М, «Напряжения в поперечных сечениях балки», «Расчеты на прочность». Рассмотрены разнообразные типы задач, даны подробные комментарии к решениям. Все тестовые примеры сформулированы в соответствии с общими требованиями для тестовых заданий базового уровня.

В рамках модели потенциала нулевого радиуса в адиабатическом приближении исследовано влияние кулоновского взаимодействия на оптические свойства комплекса A {+} + e в квантовой точке, описываемой моделью "жесткой стенки". Аналитически получено дисперсионное уравнение для дырки, локализованной на A {0} -центре. Показано, что изменение квантового состояния электрона приводит к существенному росту энергии связи дырки. В рамках адиабатического приближения, с учетом дисперсии радиуса квантовых точек, получено аналитическое выражение для коэффициента примесного поглощения квазинульмерной структуры с комплексами A {+} + e в случае перехода дырки, локализованной на A {0} -центре, в состоянии дискретного спектра адиабатического потенциала электрона. Выявлено, что адиабатический потенциал электрона приводит к нетривиальной зависимости коэффициента примесного поглощения от среднего радиуса квантовой точки.

Изложен оригинальный метод вероятностной оценки остаточной долговечности магистрального трубопровода на основе результатов его периодической технической диагностики, условий механического и температурного нагружений конструкций и коррозионных воздействий окружающей среды. Практическое применение методики проиллюстрировано расчетом остаточного срока службы участка современного магистрального газопровода

Изложены цель, задачи и порядок прохождения практики, отражены организационные вопросы.

Соответствуют действующей программе по дисциплине ЕН Ф.03 «Физика», раздел «Электричество и магнетизм». Содержат теоретический материал по теме «Магнитные свойства вещества». Предназначены для выполнения лабораторной работы на автоматизированном радиоспектрометре РЭ-1306, освоения основных принципов ЭПР, понятий констант сверхтонкого взаимодействия и g-фактора.

Предложено параметризованное уравнение состояния, описывающее участок фазовой диаграммы в области между критической и сверхкритической изотермами вплоть до плотностей, равных критической плотности, в пределах точности эксперимента. Показано, что для этого необходима информация о положении критической точки и о втором вириальном коэффициенте. Проанализирован вопрос о возможности использования двухпараметрических потенциалов для описания данной области

Методические указания по дисциплинам: «Физика», «Конструкционные и биометериалы», «Теория и практика оптических и лазерных медицинских приборов», «Спецглавы физики», «Физика-2», «Материаловедение наноматериалов и наносистем», «Электронная и сканирующая зондовая микроскопия», «Техника физического эксперимента», «Материаловедение», «Стереология в материаловедении», «Методы контроля и анализа вещества». Содержат перечень изучаемых тем и разделов, набор заданий и упражнений.

Приведена методика математического моделирования малоцикловой усталости, основанная на использовании термомеханической модели поведения кривой деформирования и модели оценки повреждаемости малоцикловой усталости материала при неизотермическом циклическом упругопластическом деформировании. Результаты математического моделирования циклического нагружения образцов и деталей как до момента возникновения трещины, так и до полного разрушения получены с помощью конечноэлементного моделирования с использованием технологии «отмирающих» элементов.

Теоретически исследовано влияние кулоновского взаимодействия на энергетический спектр дырки в комплексе А{+} [2]+ е в квантовой точке, описываемой моделью "жесткой стенки". В модели потенциала нулевого радиуса в адиабатическом приближении получены дисперсионные уравнения для дырки, описывающие g- и u-термы, соответствующие симметричным и антисимметричным состояниям дырки, локализованной на А{0} [2]-центре. Показано, что энергия g-состояния увеличивается при сближении А{0}-центров в комплексе А{+} [2]+ е, а энергия u-состояния уменьшается из-за роста энергии обменного взаимодействия А{0}-центров. Найдено, что положение термов существенно зависит от квантового состояния электрона.

Проведен анализ линейной устойчивости стекающей пленки раствора поверхностно-активного вещества на участке активного испарения. Вычислены фазовые скорости и коэффициенты усиления гидродинамической и диффузной мод возмущений.

Две точки зрения в современной физике на природу пространства-времени.

Методические указания рекомендованы студентам-бакалаврам, обучающимся по направлению 150400.62 «Металлургия» профиля подготовки «Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей» для выполнения лабораторной работы по учебной дисциплине «Теплотехнические измерения».

Исследуется управляемость диссипативного туннелирования в системе туннельно-связанных квантовых точек (квантовой молекуле) или системе "игла кантилевера АСМ/СТМ - квантовая точка", моделируемых двухъямным осцилляторным потенциалом, взаимодействующим с термостатом, во внешнем электрическом поле. Полученные результаты качественно соответствуют отдельным экспериментальным ВАХ для системы "платинированная игла кантилевера АСМ/СТМ - циркониевая квантовая точка", полученным в НИФТИ при ННГУ им. Н. И. Лобачевского.

В большинстве работ по флаттеру оболочек используется формула поршневой теории для избыточного аэродинамического давления. Рассматривается решение задачи о флаттере цилиндрической оболочки при внутреннем обтекании сверхзвуковым потоком газа в новой постановке.

Композиты, используемые в современной технике, представляют собой статистический ансамбль значительного количества первичных элементов (различных волокон, частиц, «усов», стеклянных микросфер, связующего и т. д.), физико-механические свойства которых, как показывают эксперименты, имеют разброс значений, т. е. являются случайными величинами

Процесс развития микротрещин в пределах макроупругих деформаций предлагается описывать функцией объемной плотности субмикроскопических, микроскопических и коротких трещин в зависимости от процесса нагружения, начального распределения дефектов кристаллической решетки и характерных базовых значений этих плотностей. По результатам диагностики вычисляют экспериментальные значения объемной плотности трещин. Под микроразрушением понимается достижение обьемной плотности коротких трещин предельного значения. Предложен критерий микроразрушения материала. Определена вероятность микроразрушений конструктивного элемента по результатам диагностики физическими методами распределения трещин в элементах конструкций.

В рамках модели потенциала нулевого радиуса теоретически исследованы D{-}-состояния в квантовом сужении при наличии внешних, продольных относительно оси сужения, электрического и магнитного полей. Получено дисперсионное уравнение электрона, локализованного на D{-}-центре, и исследована зависимость энергии связи D{-}-состояния от эффективной длины сужения, координат примеси и величины приложенных электрического и магнитного полей. Показано, что особенность геометрического конфайнмента квантового сужения проявляется в существенной зависимости энергии связи D{-}-состояния от эффективной длины сужения. Выявлен эффект магнитного вымораживания D{-}-состояния в квантовом сужении.

Рассмотрены D{ (-) }-состояния в квантовом канале, находящемся в поперечном магнитном поле. В рамках модели потенциала нулевого радиуса в приближении эффективной массы получено уравнение, определяющее зависимость энергии связи D{ (-) }-состояния от параметров потенциала структуры, координат D{ (-) }-центра и величины магнитного поля. Показано, что в квантовом канале имеет место пространственная анизотропия энергии связи D{ (-) }-состояния. Выявлена ее высокая чувствительность к величине магнитного поля в y-напрвлении квантового поля.

Издание содержит варианты расчетных индивидуальных заданий по физике и может использоваться в качестве индивидуальных заданий для самостоятельной работы студентов. Все задания сопровождаются подробными указаниями по их выполнению и оформлению, охватывают разделы курса «Физические основы механики, молекулярной физики и термодинамики».

Методические указания посвящены изучению нового объекта оптики - фотонных кристаллов из искусственного опала. Фотонные кристаллы открывают новые возможности для решения различных задач в видимой области спектра и являются перспективным оптическим материалом. Исследуемые кристаллы являются объектами новой области оптоэлектроники - нанофотоники, так как их элементарная ячейка имеет поперечный размер порядка 100 нм. В ходе лабораторной работы студенты знакомятся с важными общефизическими понятиями: зона Бриллюэна, фотонная запрещенная зона (или стоп-зона), закон дисперсии, брэгговское отражение. Студенты измеряют постоянную кристаллической решетки фотонного кристалла, параметры зонной структуры.