Физика. Астрономия

В этой книге затронуты вопросы взаимосвязи физико-химических явлений в окружающей среде с изменениями климата и экологической ситуации на Земле, что определяет междисциплинарность ее содержания. Показана важнейшая роль взаимодействий на межфазных границах минерал/вода в процессах формирования и выветривания горных пород, в миграции химических элементов и веществ. Многочисленные практические примеры реальных природных экосистем и регионов, а также предлагаемые задачи помогают лучше понять необходимость тщательного изучения физико-химического аспекта биогеохимических процессов на уровне наноразмерных структур, без чего невозможно создание глобальной сети экологического мониторинга.

Настоящее учебное пособие представляет собой вторую часть рабочего материала, входящего в состав программы курса «Квантовая механика и статистическая физика», изучаемых в бакалаврских направлениях подготовки 11.00.00 «Электроника, радиотехника и системы связи». В пособии изложены разделы квантовой механики, посвященные внешним воздействиям температуры и магнитных полей, а также образованию поверхностных и объёмных дефектов и их учёту в рассмотрениях изменений энергетических состояний, которые влияют на свойства некоторых материалов радиоэлектроники. Подробно рассмотрены теория сверхпроводимости металлов, образование и взаимодействие ряда квазичастиц: поверхностных поляритонов, спиновых волн, плазмонов и магнонов при указанных внешних воздействиях. В учебном пособии также имеются контрольные вопросы для проверки уровня освоения материала.

В монографии рассмотрены актуальные проблемы использования низкоинтенсивного лазерного излучения в комплексной терапии экологически обусловленных заболеваний. Проанализирована роль производственных и экологических факторов в развитии нарушений гомеостаза, обсуждаются механизмы биостимулирующего действия лазерного излучения. Представлены сведения о значении ряда химических элементов для оптимального развития организма детей и возникновения нейроэндокринных нарушений их онтогенеза. Экспериментально обосновано использование низкоинтенсивного лазерного излучения в их коррекции.

В учебном пособии описаны основные понятия в области нанонауки, дана классификация наноматериалов и методов их получения, представлены методы синтеза наноразмерных оксидных наноматериалов, рассмотрены основные нанотехнологии, позволяющие формировать структурированные наноматериалы. Представлено соотнесение терминов и определений на русском и английском языках, что будет полезно молодым ученым и исследователям для корректного понимания англоязычных авторов и написания рукописей на английском языке.

Пособие содержит цикл лабораторных работ по моделированию объектов механики сплошных сред, в первую очередь — теории упругости. Предназначено для студентов, изучающих дисциплины: «Математическое моделирование», «Математические модели в механике сплошных сред».

Рассмотрены теоретические основы по методике и технике учебного физического эксперимента, приборы и оборудование, используемое при проведении лабораторных работ. Направлено на обучение студентов умениям демонстрировать опыты и проводить школьные лабораторные работы.

Сборник содержит статьи по различным проблемам теоретической и экспериментальной физики, а также по методике преподавания и применения физики и информатики в высшей школе.

Учебно-методическое пособие предназначено для обучающихся заочного отделения по дисциплине «Техническая механика» (раздел «Сопротивление материалов») по направлению подготовки 08.03.01 «Строительство» (бакалавриат).

Данная работа содержит методические указания по выполнению лабораторных работ по основным темам гидростатики и гидродинамики. Для каждой лабораторной работы указана цель работы, даны краткие теоретические сведения, дано описание экспериментальной установки, изложен порядок выполнения работы, предложена методика обработки экспериментальных данных, даны контрольные вопросы для теоретической подготовки лабораторных работ к защите и представлены тесты для самоконтроля по видам работ. В пособии указана рекомендуемая литература для изучения основных вопросов гидравлики.

Содержит основные теоретические положения, варианты заданий расчетно- графических работ и порядок выполнения с примером расчета по разделу «Статика» дисциплины «Теоретическая механика». По каждой теме приведены контрольные вопросы и тестовые задания для проверки полученных знаний.

Содержит основные теоретические положения, варианты расчетно-графических заданий и порядок их выполнения с примерами расчета по разделам «Кинематика» и «Динамика» дисциплины «Теоретическая механика». Для проверки полученных знаний приведены по каждой теме контрольные вопросы и тестовые задания.

Содержит краткую теоретическую справку, задания к практическим занятиям, вопросы и задания, рассматриваемые в рамках тем, тестовые задания и кроссворды для самопроверки знаний, примерный тест-билет для проведения промежуточной аттестации, задания к контрольной работе для студентов заочной формы обучения, глоссарий, список рекомендуемой литературы.

Предлагаемая вниманию читателя работа носит поисково-исследовательский характер. В ней исследуется движение материального тела в произвольном направлении в пространстве при произвольном же местонахождении в этом пространстве неподвижного наблюдателя. В работе применяются методы вывода преобразований, впервые примененные А. Эйнштейном в его основополагающей работе по СТО. На основе полученных преобразований выведены новые формулы для длины движущегося тела в направлении его движения, длительности временного интервала, получена новая формула преобразования скоростей, выведены соотношения релятивистской динамики, изучена возможность сверхсветового движения материального тела, показано, что абсолютный световой предел скорости света не существует, потому что он носит относительный и кинематический характер. Книга печатается в авторской редакции.

Вторая книга автора продолжает раскрывать его точку зрения на специальную теорию относительности (СТО). В данном издании представлен сборник работ по решению причинных парадоксов в СТО. Автор считает, что изначальная формулировка причинных парадоксов стала возможной потому, что не были выявлены и учтены некоторые обстоятельства, что и привело к ошибкам в определении понятий. Со своей стороны, Платонов А.А. полагает, что возможно движение и передача сигналов, имеющих сверхсветовую скорость, не нарушающих при этом законы причинной связи и старается это доказать. Книга печатается в авторской редакции.

В настоящей работе сделана попытка выяснить причины неограниченного релятивистского роста импульса движущейся частицы с ростом скорости ее движения, а также причины невозможности преодоления предела скорости света на ускорителях. Показано, что релятивистский рост полной энергии движущейся частицы и считающийся связанным с ним рост релятивистской инерции не являются причинами, приводящими к невозможности преодоления предела скорости света. Третья книга автора, печатается в авторской редакции

В своей четвертой работе автор показывает, что масса движущегося материального объекта есть релятивистской инвариант на любой скорости движения этого тела, то есть, не только для скорости, меньшей скорости света, но и для скорости движения как равной ей, так и превосходящей ее. Автор получает сверхсветовые преобразования координат пространства-времени и считает, что они являются столь же легитимными преобразованиями, как и обычные субсветовые преобразования Лоренца. Более того, сверхсветовые преобразования образуют группу как сами по себе, так и в совокупности с обычными субсветовыми преобразованиями Лоренца. Автор считает, что наш действительный вещественный мир досветовых движений вполне может описываться мнимыми числами без какого-либо ущерба для его вещественности. И наоборот, мир сверхсветовых движений вполне может описываться действительными числами, несмотря на свою, якобы, мнимость.

Учебная дисциплина «Физическая картина мира» реализуется в рамках обязательной части Блока 1 Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования (ФГОС 3++) по направлению 44.03.01 «Педагогическое образование». Обязательный минимум содержания основной образовательной программы по дисциплине «Физическая картина мира» состоит из восьми самостоятельных тем: 1. Кинематика поступательного движения материальной точки. 2. Динамика поступательного движения материальной точки. 3. Виды сил в природе. 4. Законы сохранения в механике. 5. Криволинейное и вращательное движение. 6. Механика твердого тела. 7. Статика. 8. Механические колебания и волны. Учебный процесс по дисциплине «Физические основы двигательной деятельности» осуществляется на аудиторных занятиях в форме лекций и практических занятий, а также в виде самостоятельной работы.

Дисциплина «Физические основы двигательной деятельности» относится к части, формируемой участниками образовательных отношений, к обязательным дисциплинам Блока дисциплин Б1.В.03. В соответствии с учебным планом дисциплина изучается на 1 курсе в 1 семестре по очной форме обучения. Итоговая форма контроля: зачет. Для успешного освоения дисциплины необходимы входные знания, умения и навыки студента по физике, математике и информатике в объеме средней школы. Дисциплина «Физические основы двигательной деятельности» является предшествующей для освоения следующих дисциплин: «Биомеханика», «Биохимия», «Физиология человека».

Дисциплина «Физические основы двигательной деятельности» относится к части, формируемой участниками образовательных отношений, к обязательным дисциплинам Блока дисциплин Б1.В.03. В соответствии с учебным планом дисциплина изучается на 1 курсе в 1-2 семестре по заочной форме обучения. Итоговая форма контроля: зачет. Для успешного освоения дисциплины необходимы входные знания, умения и навыки студента по физике, математике и информатике в объеме средней школы. Дисциплина «Физические основы двигательной деятельности» является предшествующей для освоения следующих дисциплин: «Биомеханика», «Биохимия», «Физиология человека»

Дисциплина «Физические основы двигательной деятельности» относится к части, формируемой участниками образовательных отношений, к обязательным дисциплинам Блока дисциплин Б1.В.03. В соответствии с учебным планом дисциплина изучается на 1 курсе в 1-2 семестре по заочной форме обучения. Итоговая форма контроля: зачет. Для успешного освоения дисциплины необходимы входные знания, умения и навыки студента по физике, математике и информатике в объеме средней школы. Дисциплина «Физические основы двигательной деятельности» является предшествующей для освоения следующих дисциплин: «Биомеханика», «Биохимия», «Физиология человека»

Пособие посвящено основам работы в пакете FlexPDE, который предназначен для построения численных решений дифференциальных уравнений в частных производных с помощью метода конечных элементов. Описаны основные разделы типовой программы. Для демонстрации и эффективного освоения базового функционала пакета представлены примеры скриптов и задания для самостоятельной работы.

Эта книга — задачник по физике, но задачник необычный. Здесь вы не встретите знакомых сюжетов, которые порой навевают тоску: авторские задачи миниатюры знакомят вас с яркими природными явлениями или необычными закономерностями из самых разных разделов физики. Вы удивитесь: несмотря на то что предлагаемые задачи выходят далеко за пределы школьной и даже университетской программы, благодаря предисловию и подсказкам они вполне по силам любознательному школьнику. А завершает каждую задачу научно-популярное послесловие — рассказ о том, как с этим вопросом разбираются сами ученые. Автор приглашает к разговору о современной физике всех, кому недостаточно кратких новостей науки. Книга выходит в серии «Научно-популярные задачи».

Юи, дочь владельцев отеля, мечтает оснастить его по последнему слову техники. Но прежде, чем строить крупные планы, надо справиться с решением элементарных задач – в частности, наладить работу электрического оборудования в здании. Героиня манги пройдёт все этапы знакомства с электрооборудованием, начиная с простейшего (розетки и выключатели) и заканчивая электроприборами и сложными системами, включая трансформаторную подстанцию, аварийное освещение и средства защиты от стихийных бедствий. В разделах изложена базовая информация, при этом в каждой главе приводится дополнительный материал. Те, кому достаточно получить общее представление об устройстве и работе электрооборудования, могут пропустить эти страницы и остановиться на начальном уровне.

Важные научные открытия делают реальностью то, о чём ещё совсем недавно писали фантасты. Какие идеи в науке можно считать прорывными и как они изменили нашу жизнь? В этой книге затрагиваются концепции, принципы и законы, которые стали ключевыми для развития цивилизации и технологий. Автор рассказывает о масштабных достижениях учёных – начиная с изобретений древности (появление бумаги, алхимические эксперименты, селекция растений) и заканчивая современными теориями, которые расширяют границы познания в самых разных сферах (использование стволовых клеток для омолаживания организма; поиск мест, пригодных для жизни, за пределами планеты Земля и т. д.).

Автор книги повествует о примечательной формуле Эйлера для многогранников, прослеживая ее историю от древнегреческой геометрии до совсем недавних исследований, а также о многообразном ее влиянии на топологию – науку об изучении формы. В 1750 году Эйлер заметил, что любой многогранник, имеющий V вершин, E ребер и F граней, удовлетворяет соотношению V – E + F = 2. Из книги вы узнаете, что греки совсем не заметили эту формулу, что Декарт был в шаге от ее открытия, что математики XIX века обобщили ее в направлениях, о которых Эйлер и не подозревал, а в XX веке было доказано, что у любого тела есть своя формула Эйлера. На тщательно подобранных примерах представлены многие элегантные и неожиданные применения этой формулы, например: почему на Земле всегда существует точка, где нет ветра, как измерить площадь лесного участка, посчитав деревья на нем, и сколько разноцветных карандашей необходимо для раскрашивания любой карты.

Эта книга описывает множество занимательных экспериментов и проектов с использованием BBC micro:bit – компактной платы, с помощью которой читатель освоит азы программирования. В первой главе подробно рассказывается о подключении устройства и принципах его функционирования, а следующие главы посвящены практической работе. Материал сгруппирован по темам: свет, звук, движение, экологические проекты, радиосвязь и др. Прочитав книгу, вы научитесь конструировать с помощью micro:bit забавные и полезные устройства, среди которых шумомер, компас, детектор лжи, робот-вездеход. Цветные иллюстрации упрощают выполнение проектов.

Методические указания содержат варианты контрольных заданий по физическому практикуму и может использоваться в качестве индивидуальных заданий для самостоятельной работы студентов. Все задания сопровождаются подробными указаниями по их выполнению и оформлению, охватывают такие разделы курса, как «Физические основы механики», «Молекулярная физика и термодинамика», «Электромагнетизм» и «Оптика и физика атома».

Издание содержит план лекций, практических занятий и тем для самостоятельной работы.

Учебное пособие предназначено для студентов очной формы обучения среднего профессионального образования.

В учебном пособии, охватывающем некоторые темы курса «Сопротивление материалов», подробно рассматриваются методы расчетов деталей машин, элементов конструкций и сооружений на прочность, жесткость и устойчивость. Каждая тема содержит большое количество примеров с подробным решением задач и задач для самостоятельной работы.

С позиции классической, макроскопической электродинамики рассмотрены основные закономерности поведения электромагнитных полей и волн. Приведены основные методы расчета взаимодействия электромагнитных волн с плоской границей раздела сред, а также начальные сведения из теории дифракции и элементарных излучателей. Предложен алгоритм расчета направляемых волн в линиях передачи. Рассмотрены основные классы этих волн и оценены их дисперсионные свойства. Рассчитаны характеристики различных типов волн. Оценены различные режимы работы линий передачи конечной длины и схемы построения объемных резонаторов, использующие конечные отрезки этих линий.

Книга содержит результаты исследований пироэлектрических, диэлектрических и флексоэлектрических свойств сегнетоэлектриков и мультиферроиков. Приведены примеры использования сегнетокерамических материалов в пьезоэлектрических преобразователях энергии и рассмотрены конструктивные особенности преобразователей консольного типа. Книга посвящается 50-летнему юбилею со дня основания Научно-исследовательского института физики Южного федерального университета.

В книге представлено описание лабораторных работ физического практикума по оптике. Приводится краткая теория исследуемого явления и эффектов, используемых в оптических приборах, а также порядок проведения экспериментов, контрольные вопросы для самопроверки. Предназначено для студентов бакалавриата технических выс-ших учебных заведений.

В работе представлена модель, позволяющая рассчитывать форму сечения и скорость цилиндрического включения, мигрирующего в кристалле под действием градиента температуры в стационарных тепловых условиях. На основе предложенной модели, требующей в общем случае применения численных методов, получены аналитические выражения для расчета скорости включения в предельном случае относительно больших площадей сечений. Проведен анализ рассчитанных зависимостей скорости и формы сечений мигрирующих цилиндрических включений от площади их сечения, градиента температуры, степени затрудненности межфазных процессов, удельной межфазной энергии и степени ее анизотропии. Предложены методики определения степени анизотропии удельной межфазной энергии и относительной затрудненности межфазных процессов из анализа форм сечений мигрирующих цилиндрических включений.

Методические указания содержат работу для студентов по курсу «Физика», описание и последовательность её выполнения. Приводятся также необходимые теоретические сведения по теме «Электромагнетизм», в которых изучаются характеристики и свойства магнитных полей в вакууме и веществе и их действие на движущиеся заряды.

Изложены основы метода конечных элементов для расчета элементов конструкций, применяемых при трубопроводной транспортировке нефти и газа. Приведены методы моделирования нагруженных твердых тел в программном комплексе ANSYS. Отдельно рассмотрены способы исследования напряженно-деформированного состояния надземных трубопроводов, вертикальных стальных резервуаров, шаровых резервуаров. Кратко представлены некоторые основы теории колебаний и метод модального анализа (определение собственных частот и форм (мод) собственных колебаний).

Рассмотрены физические процессы, законы и явления, лежащие в основе различных методов исследования материалов, таких как сканирующая зондовая микроскопия, растровая электронная микроскопия, ИК-спектроскопия, рентгеновская дифрактометрия и др. Представлен материал для самостоятельной работы в виде практических заданий.

Изложены основы следующих технологий: модификация материалов пучками заряженных частиц; синтез и модификация нанопористых материалов; синтез и модификация нанокомпозиционных материалов. Даны контрольные вопросы и задания для практических занятий.

В пособии изложены основы расчетов и конструирования электромеханических приводов механизмов общемашиностроительного применения в соответствии с современными требованиями в области использования системы автоматизированного проектирования «Компас–3D». Представлены справочные таблицы и нормативные данные, принятые в практике конструирования.

Практикум состоит из двух частей. В первой части приведены лабораторные работы по изучению инструментов подготовки и построения расчетных моделей, используемых при проведении анализа объектов с контролируемой микроструктурой композитных конструкционных материалов.

Настоящее издание содержит методические указания по выполнению лабораторных работ, теоретический материал, задания и контрольные во-просы, список рекомендованной учебной литературы.

Лесная экосистема является типичным примером функционирования открытых термодинамических систем. Проанализировано изменение энтропии открытой термодинамической системы, в которой могут реализовываться следующие процессы: поглощение коротковолнового солнечного излучения – процесс дифференциации; процесс общего роста биомассы, связанный с расходом ресурсов на дыхание и конкуренцию. В результате действия этих процессов в систему поступает отрицательный поток энтропии, а в самой системе производится положительная энтропия. С ростом древостоя его биомасса достигает максимума, что соответствует стационарному состоянию в экосистеме. Показано, что согласно принципу (теореме) Пригожина удельное производство энтропии в открытой системе принимает минимальное положительное значение. При дальнейшем увеличении возраста древостоя стационарное состояние открытой термодинамической системы переходит к равновесному: биомасса насаждения уменьшается, а энтропия стремится к максимальному значению в соответствии со 2-м законом термодинамики (распад экосистемы). Анализ поведения открытой термодинамической системы положен в основу новой эколого-физиологической модели динамики роста древостоя. В предлагаемой модели используется 2 параметра: биомасса отдельного дерева и число деревьев на гектар. Для моделирования динамики роста биомассы отдельного дерева применяется балансовое уравнение Берталанффи, которое содержит динамическое уравнение, описывающее рост особи за счет поглощения ресурса и ограничение роста за счет расхода ресурса. Уравнение, характеризующее динамику численности древостоя, вытекает из условия достижения максимума биомассы древостоя в процессе роста насаждения. Модель динамики древостоя имеет 3 независимых параметра: время наступления стационарного режима, скорость расхода ресурса, а также фактор, связывающий площадь и биомассу организма. Верификация модели проведена расчетом динамики биомассы для полных (нормальных) сосновых насаждений первых 5 бонитетов (Iб, Iа, I, II, III). Качество модели оценивается безразмерным критерием эффективности Нэша–Сатклиффа, значение которого, как правило, больше 0,95, что соответствует описанию данных, близкому к идеальному.

Рассмотрен способ получения нейтронозащитных материалов на основе модифицированной древесины березы. Для создания защиты от нейтронного излучения в атомной промышленности, медицине и военно-промышленном комплексе широко используются материалы на основе полиэтилена с добавлением бора. За счет высокого содержания водорода их применение позволяет защитить объекты от воздействия быстрых нейтронов, а тепловые нейтроны эффективно сдерживаются благодаря наличию в защитных экранах атомов бора. Древесина также является водородосодержащим материалом, поэтому представляет научный и практический интерес создание и исследование свойств нейтронозащитных материалов на ее основе. Наиболее целесообразно создание нейтронозащитных материалов из древесины лиственных пород, характеризующихся высокой удельной плотностью и, соответственно, большим содержанием водорода в единице объема. Увеличить содержание водорода в единице объема древесины, и, следовательно, снизить толщину защитного слоя можно уплотнением древесины способом плоского (одноосного) прессования. Основное условие получения высокопрочной и формоустойчивой прессованной древесины – сохранение ее микроструктуры (без повреждений) во время прессования. Теоретическим путем установлено, что оптимальная степень прессования, при которой наблюдается наименьший процент микроразрушений в древесине, составляет 50 %. В экспериментальной части работы для изготовления опытного нейтронозащитного материала использовали березовые пиломатериалы радиального распила длиной 200 мм, шириной 100 мм и толщиной 80 мм. Получены нейтронозащитные материалы толщиной 40 мм, эквивалентные по содержанию водорода в единице объема защите из полиэтилена толщиной 26,8 мм. Как известно, в процессе плоского прессования в древесине возникают распирающие усилия, которые могут приводить к появлению трещин, разрушению кромок, выпучиванию, расслаиванию, снижению равномерности распределения плотности. Распирающие усилия действуют в направлении, перпендикулярном действию приложенной нагрузки. Поэтому при изготовлении нейтронозащитного композиционного материала необходимо использовать пресс-формы с боковыми упорами, купирующие воздействие распирающего усилия. Конструктивные параметры пресс-форм и режимы прессования определены с учетом сопротивления, обусловленного силами трения древесины о боковые стенки пресс-формы. Представлена конструкция пресс-формы, обеспечивающая получение из древесины нейтронозащитного материала с заданными свойствами. Для цитирования: Бирман А.Р., Тамби А.А., Угрюмов С.А., Гильванов П.Р. Технология модификации древесины березы для создания нейтронозащитных материалов // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 2. С. 159–169. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-2-159-169

Учебное пособие содержит краткое изложение тем, вопросов, необходимых для понимания студентами тепловых процессов в технике, их влияние на функционирование различных технических систем. Предназначено для студентов инженерных направлений подготовки и специальностей

Изложено историческое развитие основных существующих к настоящему времени методов и способов оценки поверхностных энергетических свойств различных веществ. Выделены методы, наиболее приемлемые для получения значений свободной поверхностной энергии, ее составляющих и параметров. На основе большого экспериментального материала проведена модификация данных методов. Предложены новые решения для оценки поверхностно-энергетических свойств металлических субстратов и различных дисперсных веществ.

Рассмотрена возможность применения теории размерностей для расчета теплового моделирования излучательной способности металлов и их сплавов в широком диапазоне температур, включая фазовый переход в системе «твердое тело – жидкость». Проанализировано использование температур Дебая металлов по отношению к периодическому закону Д.И. Менделеева.

Рассмотрены основы теории подобия газожидкостных систем и ее связь с построением физико-математических моделей. Приводятся методы приближенного и точного моделирования. Особое внимание уделено анализу процесса переноса массы в движущейся газожидкостной смеси. Рассмотрена физическая интерпретация фундаментальных критериев подобия. Обсуждаются вопросы, связанные с формированием требований к разработке технологического оборудования многофазных испытательных стендов. Освещены вопросы обеспечения единства измерений и метрологических требований к измерениям расхода компонент многофазных потоков с использованием испытательных стендов.

Представлен анализ отклика модельных и прикладных бактериальных препаратов на воздействие электромагнитных полей крайне высоких частот малой (нетепловой) интенсивности. Продемонстрированы возможности практического применения неинвазивной и бесконтактной, оперативной и экологически безвредной неионизирующей технологии электромагнитной обработки биосистем для регулирования их эволюции и (или) активности.

Содержит материал для проведения практических занятий по термодинамике и теоретическим основам холодильной техники. Включает теорию термодинамических процессов, задания и пояснения к порядку их выполнения. Рассмотрены отдельные термодинамические процессы, идеальный цикл паровой холодильной машины в диаграммах T−s и lg p−h, энергетические потери, различные варианты теоретических циклов, термоэлектрический эффект.

Представлены материалы для подготовки к контрольным работам по теоретической механике.