Физика. Астрономия

В методических указаниях приведено описание порядка прохождения и подготовки отчёта по производственной практике бакалавров по направлению 15.03.03 «Прикладная механика» профиля «Вычислительная механика и компьютерный инжиниринг».

В учебно-методическом пособии приведены общие методы расчета теплообменных аппаратов различного типа. Рассмотрены основы физических процессов передачи теплоты. Даны рекомендации для подготовки к практическим занятиям и самостоятельной работе, разъяснен порядок выполнения расчетов с приведенными примерами.

Методические указания содержат информацию об основных законодательных актах, обеспечивающих единство измерений в сфере нанотехнологий, о стратегии развития приоритетных направлений экономики, об условиях формирования метрологических центров обеспечения и оценки соответствия продукции наноиндустрии, а также вопросы для обсуждения на практических занятиях.

Квантовую механику традиционно используют для описания явлений, происходящих в микромире, считая, что классической механике это не под силу. Я не берусь переписывать квантовую механику, но и не могу согласиться с утверждением об «особенностях» микромира, к которым «просто надо привыкнуть» а именно это проповедуется квантовой механикой. Известно, когда М. Планку (1900) пришла гениальная идея о кванте энергии, тогда еще не была открыта сверхтекучесть (1939, П. Капица), а также не было сведений о поразительной устойчивости атома водорода, сохранившего орбиту электрона и его заряд, причем, в течение долгих трех миллиардов лет, по крайней мере, которые понадобились на становление биосферы Земли, а может быть, сохранение атома длилось вечно. Если же конструктивно учесть указанные явления, то на базе классической физики удается объяснить гораздо больше, чем это возможно на базе квантовой механики. Но здесь требуется перейти к совершенно иной модели Мироздания, например, предлагаемой автором.

В пособии представлены конспекты лекций по курсу «Общая физика: Механика». Может быть полезно для студентов, изучающих курс «Теоретическая физика: Классическая механика».

В пособии дается содержание семинарских занятий по методике преподавания школьного курса физики, рассматриваются вопросы подготовки студентов к курсовым и государственным экзаменам по данной дисциплине. На конкретных примерах раскрываются некоторые вопросы методики решения школьных задач по физике. Приведены примеры решения физических задач на персональном компьютере (язык Бейсик).

Настоящее учебное пособие представляет собой рабочую книгу студента для лабораторного практикума по механике. В нем предложены описания 16 лабораторных работ, а также даны заготовки таблиц, выделены места для графиков, вычислений и заключений. Примерно треть работ практикума содержит элементы новизны и предполагает использование оригинального оборудования.

В пособии кратко изложены некоторые математические методы, часто используемые в физике. В том числе методы матанализа, численные методы и т. д.

Учебно-методическое пособие разработано в соответствии требованиями ФГОС ВО подготовки бакалавров по направлению 35.03.06 Агроинженерия и рабочей программой по указанной дисциплине. Учебно-методическое пособие предназначено для оказания помощи студентам при изучении дисциплины и выполнении самостоятельных работ по сопротивлению материалов. Состав и содержание теоретического материала и задач, помещенных в учебно-методическом пособии, учитывают специфику подготовки обучающихся по указанному направлению. В представленном пособии приводятся краткое изложение теории с основными расчетными формулами и примеры решения типовых задач, а также необходимые сведения и справочная литература для определения перемещений и расчетов деталей машин, элементов конструкций и упругих систем на жесткость.

Учебно-методическое пособие разработано в соответствии требованиями ФГОС ВО подготовки бакалавров по направлению 35.03.06 Агроинженерия и рабочей программой по указанной дисциплине. Учебно-методическое пособие предназначено для оказания помощи студентам при изучении дисциплины и выполнении самостоятельных работ по сопротивлению материалов. Состав и содержание теоретического материала и задач, помещенных в учебно-методическом пособии, учитывают специфику подготовки обучающихся по указанному направлению. В представленном пособии приводятся краткое изложение теории с основными расчетными формулами и примеры решения типовых задач, а также необходимые сведения и справочная литература для определения внутренних силовых факторов и построения их эпюр при расчетах деталей машин, элементов конструкций и упругих систем на прочность и жесткость.

Методические указания содержат описания лабораторных работ по механике. Составлены на основании требований ФГОС ВПО по направлениям подготовки бакалавриата: 110800 (35.03.06) «Агроинженерия», 140100 (13.03.01) «Теплоэнергетика и теплотехника», 270800 (08.03.01) «Строительство», 280700 (20.03.01) «Техносферная безопасность». Предназначены для подготовки студентов к выполнению лабораторных работ по физике.

Методические указания содержат описание шестнадцати лабораторных работ по разделу курса общей физики и являются составной частью учебно-методического комплекса. Методические указания направлены на формирование у студентов основополагающих представлений о фундаментальных законах классической и современной физики. Освоение основных понятий физики. Получение навыков применения физических методов измерений и исследований в профессиональной деятельности. Развитие научного мышления и создание фундаментальной базы для успешной профессиональной деятельности.

Статья посвящена разработке нового экспресс-метода определения прочностных свойств горных пород. В статье рассмотрены показатели механических свойств горных пород, наиболее часто используемые для решения горно-технологических задач в России. Решается вопрос о выборе показателей механических свойств горных пород, с которыми требуется установление корреляционной зависимости индекса, определяемого разрабатываемым экспресс-методом. Приведены иллюстрации используемого лабораторного оборудования и ссылки на его описание.

В учебном пособии рассматриваются вопросы моделирования энергетических процессов в электронной волновой цепи методами теории электрических цепей. Необходимость изучения энергетических процессов в волновых цепях вызвана актуальностью создания алгоритмов для расчета электрических цепей с учетом эффектов, возникающих при передаче сигналов в нелинейных цепях, включающих элементы с распределенными параметрами. В качестве примера в работе исследована совместная работа двух активных нелинейных элементов в длинной линии, представляющих собой элемент линейной нагрузки и негатрон с амплитудно-зависимыми параметрами, включенные параллельно по постоянному току. Это позволяет создавать микроэлектронные схемы и устройства с элементами цепи, интегрированными с учетом токов проводимости и электромагнитных связей, существующих между элементами интегральной схемы. Это учебное издание, содержащее новые научно-теоретические сведения, полученные совместно на кафедрах радиотехнической электроники и электротехники и мехатроники ЮФУ, обеспечивает реализацию обязательных профессиональных компетенций, сформулированных в федеральном государственном образовательном стандарте.

Подготовлен на кафедре ядерной физики Воронежского государственного университета.

Приведены теоретический материал по молекулярной физике и термодинамике, необходимый для практического решения задач по курсу общей физики при выполнении самостоятельной работы, справочный материал, примеры решения задач, а также варианты контрольных работ.

В практикуме представлены материалы, необходимые для проведения лабораторных работ при изучении дисциплины «Механика». Содержит краткие теоретические сведения, описание моделей и лабораторных установок, порядок проведения выполняемых работ и отчётности по ним, а также контрольные вопросы для закрепления материала. Лабораторные работы выполняются на экспериментальных установках.

В данном учебном пособии рассматриваются задачи проверки непараметрических гипотез о свойствах выборки, а также подробно изложены ранговые алгоритмы обработки данных. Некоторые тесты не входят в классический курс математической статистики.

В данном учебном пособии рассматриваются задачи проверкигипотез: простых, сложных, параметрических, непараметрических. Некоторые тесты не входят в классический курс математической статистики. Поэтому изложенный материал будет полезен при анализе данных для студентов бакалавриата и магистрантов соответствующих специальностей.

В данном учебном пособии рассматриваются как классические алгоритмы обработки, так и ряд не очень широко известных приемов статистического анализа. Кроме того, в первой части учебного пособия рассматривается такое перспективное направление, как применение порядковых статистик к обработке статистических рядов.

Пособие содержит задачи и тестовые задания по основным разделам математической физики. Предназначено для студентов физико-математических факультетов педагогических вузов.

В книге рассмотрены задачи различного уровня сложности, решение которых, так или иначе, основывается на методе электрических изображений. Особое внимание уделено задачам о взаимодействии заряженного шарика с проводящей плоскостью и двух проводящих заряженных шаров. Большинство задач оригинальны и впервые на достаточно строгом математическом уровне рассмотрены автором. Ряд задач имеет непосредственное отношение к природным (проблема шаровой молнии) или технологическим (использование заряженных капель в различных устройствах) процессам. Представлены результаты оригинальных экспериментов по исследованию электростатического взаимодействия в системах с наличием электрических изображений. Некоторые результаты публикуются впервые.

Лабораторный практикум является дополнением к курсу «Механика разрушения», помогает выработать навыки при решении практических задач и при обработке полученных результатов по определению механических свойств металлов (часть 1), широко использующихся во всех отраслях промышленности, и требующих, кроме традиционных расчетов на прочность, дополнительных расчетов на трещиностойкость. В данной части представлены лабораторные работы по определению механических характеристик и влияния опасных дефектов на безопасную дальнейшую эксплуатацию деталей, узлов, конструкций, сооружений и механизмов, изготовленных из композиционных материалов.

Лабораторный практикум является дополнением к курсу «Механика разрушения», помогает выработать навыки при решении практических задач и при обработке полученных результатов по определению механических свойств металлов, широко использующихся во всех отраслях промышленности, и требующих, кроме традиционных расчетов на прочность, дополнительных расчетов на трещиностойкость.

Изложены вопросы теории электромагнитного поля, приведено описание аппаратуры электромагнитных методов с использованием переменного гармонического тока в диапазоне частот 312,5–2250•10*3 Гц, рассмотрен принцип ее действия, технические и методические характеристики. Освещена технология работ с этой аппаратурой, рассмотрены вопросы обработки полученных материалов исследования аппаратурой электромагнитных методов, дано их геологическое истолкование с большим количеством примеров.

Представлены результаты математического моделирования двумерных стационарных сверхзвуковых течений со схематизацией (выделением) скачков уплотнения и других газодинамических особенностей. Дискретно-аналитические алгоритмы могут использоваться при конструировании и оптимизации устройств, энергетических установок с ударными газодинамическими процессами.

Учебное пособие посвящено методам и средствам теплового контроля как одной из областей методов и средств неразрушающего контроля в промышленности. Даны рекомендации по проектированию и применению контактных термометров, а также пирометрических и тепловизионных приборов.

В учебном пособии рассматриваются методические основы проведения со студентами бакалавриата и магистратуры по аграрным направлениям деловой игры по разработке стратегии организации технического сервиса электрохозяйства сельскохозяйственного предприятия. Подробно излагаются этапы проведения игры, приводятся исходные материалы для разработки задания, а также нормативно-справочные материалы и рабочие формы. Особое внимание уделяется методическим рекомендациям по выполнению расчетно-оптимизационного этапа игры.

Практикум подготовлен на кафедре общей физики физического факультета Воронежского государственного университета.

Практикум подготовлен на кафедре общей физики физического факультета Воронежского государственного университета.

Представлены результаты экспериментально-аналитических исследований движения в цилиндроконическом бункере измельченной древесины, которая рассматривается как сыпучая среда с эффективной вязкостью, зависящей от физико-механических свойств частиц древесины (коэффициентов внутреннего и внешнего трения). Для описания движения частиц такого материала получены уравнения, аналогичные уравнениям Навье–Стокса, и необходимые для их решения граничные условия, учитывающие проскальзывание частиц на стенках бункера. Предложены универсальные граничные условия для вихревой функции и функции тока для частиц, движущихся вдоль вертикальных и наклонных стенок бункера, основанные на использовании физико-механических свойств измельченной древесины и ее продуктов. Это дает возможность аналитически описывать движение сыпучих сред в бункерах с одним центральным разгрузочным отверстием, что существенно снижает затраты на создание систем для транспортировки аналогичных сред в различных технологических процессах. Эксперименты проведены на моделях и реальных цилиндроконических бункерах пневмотранспортных систем с учетом критериев теории подобия, что позволило получить согласующиеся между собой данные, характеризующие влияние угла наклона конической части бункера, диаметра разгрузочного отверстия и физико-механических свойств среды на процесс гравитационного движения измельченной древесины и продуктов на ее основе. Предложены зависимости для расчета скорости проскальзывания древесных частиц на стенках бункера, а также изменения скорости частиц в сыпучей среде на оси бункера, на его входной и выходной границах. Результаты расчетов процессов, протекающих в бункере пневмотранспортной системы, полученные с использованием предложенных уравнений движения и универсального граничного условия для вихревой функции, и экспериментальные данные хорошо согласуются между собой, что позволяет проводить сравнительный анализ технико-экономической эффективности различных проектных решений.

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре математического анализа математического факультета Воронежского государственного университета.

Предлагаемые методические указания представляет собой руководство для решения задач по курсу квантовой механики с использованием персональных компьютеров. В указаниях приводятся примеры организации квантово-механических расчетов с использованием среды WX-Maxima.

Рассматривается движение спутных коаксиальных циркуляционно- продольных потоков жидкости со взаимно противоположным вращением. Такое течение называется контрвихревым и применяется в современных технологиях микробиологической и химической промышленности, в гидротехнике, гидроэкологии, энергетике, двигателестроении. Рассмотрены вопросы математического и численного моделирования контрвихревых течений, а также гидравлика таких потоков, в том числе методики гидравлических расчетов сооружений и оборудования, основанных на их использовании.

Рассмотрены многоуровневые дискретные и дискретно-континуальные методы локального расчета строительных конструкций. Представленные подходы основаны на использовании современных математических средств, в частности элементов функционального анализа, теории обобщенных функций и численных методов, адекватных текущему уровню развития компьютерной техники.

В первой части учебного пособия изложены наиболее важные понятия, теоремы, уравнения кинематики и динамики сплошной среды, с их использованием записаны полные системы уравнений движения для основных моделей жидких и газообразных сред: идеальных и линейно-вязких (ньютоновских) жидкостей и газов. В частности, выведены уравнения Эйлера и уравнения Навье — Стокса, рассчитана мощность внутренних поверхностных сил и выписано уравнение притока тепла, освещен вопрос диссипации механической энергии с учетом как сдвиговой, так и объемной вязкости, рассмотрены начальные и граничные условия, используемые при решении уравнений движения.

Методическое пособие содержит разделы: математика и физика, физиология, биология. Пособие по элементам высшей математики и физики. Математическая обработка медико-биологической информации. Оптические методы исследования. Геометрическая (лучевая) оптика. Связь физиологии с другими науками. Методы исследования в физиологии. Принципы организации управления функциями. Функциональные системы, Биологические системы. Экология. Биосфера, эволюция. Антропогенные воздействия на биосферу.

Рассмотрены вопросы техники безопасности и особенности выполнения лабораторных работ «Исследование схем включения вторичных обмоток трансформаторов тока», «Исследование режимов работы линии электропередачи переменного тока при регулировании мощности батарей статических конденсаторов», «Исследование релейной защиты силового трансформатора».

В книге рассказывается об истории возникновения понятия времени и о связанных с ним парадоксах современной научной картины мироздания. Описываются удивительные свойства пространства–времени в масштабах микромира и всей Вселенной. Рассматриваются теории рождения физического времени в бурных процессах возникновения сингулярности Большого взрыва. Завораживающе и увлекательно излагаются современные космологические сценарии, элементы теории относительности и квантовой космологии. Обсуждается течение потока времени вблизи гравитационных коллапсаров — черных дыр, нейтронных звезд, белых карликов и квазаров. Приводятся популярные гипотезы строения гипотетических машин времени и анализируются причинно-следственные парадоксы при их использовании. Автор старался привлечь внимание читателей к тем противоречивым явлениям окружающей объективной действительности, где обыденные представления о времени меняются самым неожиданным образом.

Представлен алгоритм организации научно-исследовательской деятельности студентов, обучающихся по программам бакалавриата и магистратуры, направленный на освоение основных компетенций, заявленных в ФГОС нового поколения. Содержит план подготовки к выполнению, оформлению и защите выпускной квалификационной работы, требования к результатам освоения основных образовательных программ и структуре выпускных работ. Описаны прикладные математические аспекты исследовательской работы.

Методические указания содержат календарный план и порядок выполнения магистерской диссертации, рекомендации по выбору темы, объему и структуре выпускной квалификационной работы и предназначены для студентов направления подготовки 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника» профиля «Электропривод и автоматика».

В монографии рассматриваются процессы переноса под действием электрического поля в многокомпонентных химически и биологически активных сплошных средах. Построены математические модели процессов переноса, которые исследованы аналитическими, асимптотическими и численными методами.

В монографии на конкретных примерах описана методика создания синергетических моделей методом главных пропорций. Достоинства этого метода были наглядно продемонстрированы в знаменитой книге немецкого ученого Германа Хакена «Синергетика». При создании моделей были использованы и другие известные математические методы: линейный анализ устойчивости, некоторые аспекты теории вероятности и теории точечных отображений. На примерах социальных, экономических, биологических и физических систем показана универсальность синергетического подхода.

На основе обобщения корпускулярной и волновой теорий предложено авторское понимание природы электромагнитного излучения на базе введения новых характеристик фотонов как элементов, которые своим присутствием формируют электромагнитное поле. Использование микроструктуры поля позволило построить совмещённые с системой СИ обобщающие матричные формы квантитативных характеристик простых элементов электромагнитного поля (фотонов); ввести траекторию и луч как элементы микроструктуры поля, представленные дуальными числами; сформировать понятие «геометрический каркас электромагнитного поля»; выполнить расчёт физических характеристик микроструктуры поля в едином пространстве-времени распространяющегося электро-магнитного излучения; представить микроструктуру электромагнитного поля в пирамидальной рупорной антенне. Основное назначение приведённой теории - выполнить единое математическое представление взаимодействия между фотоном внешнего электромагнитного поля и орбитальным электроном материала, способного поглощать внешнее электромагнитное излучение.

Излагается метод блочного элемента решения для пространственных интегральных уравнений с разностным ядром в граничных задачах механики сплошной среды и математической физики. В основе предложенного метода лежит метод Винера — Хопфа, обобщение которого на пространственный случай называется интегральным методом факторизации. Метод блочного элемента применен для решения задач в областях с кусочно-гладкой границей, содержащей угловые точки. С использованием разработанного метода решена контактная задача для клиновидного штампа, занимающего первый квадрант. Детально описаны способы получения различных характеристик решения, которое строится путем обращения системы одномерных линейных интегральных уравнений, характерных для динамических и статических контактных задач для штампа в виде полосы

На базе метода шагов по времени с привлечением центральных конечных разностей разработана численно-аналитическая методика моделирования упругопластического деформирования продольно-армированных балок-стенок с изотропно упрочняющимися материалами компонентов композиции, позволяющая в дискретные моменты времени получать решение соответствующей упругопластической задачи по явной схеме. В случае линейно-упругих материалов компонентов композиции армированных балок предложенная модель редуцируется в известную структурную модель механики композитов В.В. Болотина. В приближении Кармана сформулирована начально-краевая задача динамического деформирования гибких продольно-армированных балок-стенок при учете их ослабленного сопротивления поперечному сдвигу. При этом с единых позиций получены уравнения и соотношения, соответствующие двум вариантам теории Тимошенко. Построена явная схема типа “крест” для численного интегрирования поставленной начально-краевой задачи, согласованная с пошаговой схемой, использованной для моделирования упругопластического деформирования композитного материала балки. Проведены расчеты динамического и квазистатического изгибного поведения армированных балок-стенок при линейно-упругом и упругопластическом деформировании материалов компонентов композиции. Выяснено, что классическая теория вообще неприемлема для проведения таких расчетов (разве что для балок очень малой относительной высоты), а первый вариант теории Тимошенко дает адекватные результаты лишь в случае линейно-упругих материалов компонентов композиции. Для расчетов же упругопластического деформирования армированных балок-стенок рекомендовано использование второго варианта теории Тимошенко как более точного.

Описывается метод прямой линеаризации нелинейных сил смешанного типа для расчета нелинейных колебательных систем. Приводится сравнение результатов этого метода с результатами других методов, отмечается их практическая близость. По сравнению с известными методами анализа нелинейных систем, методы прямой линеаризации на несколько порядков снижают затраты труда и времени при вычислениях, что значительно повышает их эффективность на практике

Показано, что для сред Миндлина с полями дефектов существует альтернативная трактовка, позволяющая описывать материал, поврежденный дефектами, как эквивалентный функционально-градиентный материал с переменными по координатам свойствами, моделируемый в рамках классической теории упругости. Устанавливаются явные соотношения для определения свойств функционально-градиентных материалов по решениям, учитывающим наличие полей дефектов. Показано, что в общем случае свойства эквивалентного функционально-градиентного материала зависят от координат, а также от условий нагружения и краевых условий

Статья посвящена задаче рационального распределения пористости по сечению бруса при чистом изгибе. Решение такой задачи позволит обеспечить необходимую несущую способность при снижении материалоемкости конструкции. Целью исследования является подобрать рациональный закон распределения пористости по прямоугольному сечению бруса при технических ограничениях производства.

Используется математическая модель структурно-неоднородной горной породы, описывающая ее свойство запасать и высвобождать упругую потенциальную энергию. Разработан конечно-элементный алгоритм и программный комплекс по решению плоских краевых задач геомеханики. Проведены расчеты деформирования самонапряженных образцов горных пород. Показано, что диаграмма деформирования образцов зависит не только от упругопластических свойств среды, но и от собственных самоуравновешенных напряжений. В зависимости от знака эти напряжения могут как увеличивать, так и снижать предельную нагрузку, при которой происходит разрушение образцов