Физика. Астрономия

В монографии рассмотрены особенности гидравлического расчета сетей водоотведения с отложениями в лотковой части труб, обоснован новый подход в расчете гидравлических характеристик труб с учетом изменяющихся значений характеристик их гидравлического потенциала, зависящих от толщины слоя осадка в лотковой части, также предложены расчетные зависимости, учитывающие изменения гидравлических характеристик труб в процессе эксплуатации.

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.

Рассмотрены применение скалярных полей в космологии и методы построения моделей ранней Вселенной на основе их динамики. Выполнен анализ динамики Вселенной на различных стадиях ее эволюции. Проведен расчет параметров космологических возмущений. Представлены методы верификации инфляционных моделей и новые методы детектирования гравитационных волн.

Издание подготовлено в помощь студентам, выполняющим курсовую работу по учебной дисциплине «Прикладная оптика». На конкретном примере рассмотрен габаритный, аберрационный и светоэнергетический расчет оптической системы призменного монокуляра. Дана оценка качества изображения полученной оптической системы.

Рассмотрены теоретические представления о свойствах трехстепенных и двухстепенных гироскопов, о принципе действия гироскопических приборов, гиростабилизаторов на их основе и акселерометров, рассмотрены также датчики угловой скорости на новых физических принципах.

Представлена первая часть курса «Газовая динамика» (первый семестр). Изложены вопросы, касающиеся термодинамических свойств газов, одномерных стационарных и нестационарных течений. Рассмотрены основные термодинамические свойства газов, существенные для газовой динамики; теория одномерных стационарных течений в каналах переменного сечения, в том числе в соплах реактивных двигателей; теория прямого скачка уплотнения; теория одномерных нестационарных движений с образованием ударных волн и волн разрежения; задача о вылете тела под действием сжатого газа и основные аналитические и численные методы ее решения.

Рассмотрены основные законы гидростатики, кинематики и гидродинамики жидкости, а также основные разделы гидравлики, знание которых необходимо для решения практических задач по хранению и транспорту нефти и нефтепродуктов. Приведены уравнения, описывающие равновесие жидкости в резервуарах и емкостях и движение жидкости в трубопроводах.

Рассмотрены базовые теоретические вопросы гидрогазодинамики. Приведены основные уравнения газовой динамики. Описаны аналитические решения для течений с простыми и ударными волнами, возникающими при движении поршня в трубе с идеальным газом, и для задачи о распаде разрыва.

Изложен соответствующий государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования по направлению 08.03.01 Строительство материал курса «Основы механики жидкости», который охватывает первую из трех частей дисциплины «Гидравлика». Раскрыты основные законы равновесия и движения жидкостей.

Изложен соответствующий государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования по направлению 08.03.01 Строительство материал курса «Гидравлика напорных и открытых потоков» и «Гидравлика сооружений». Раскрыты основные законы равномерного, неравномерного и неустановившегося движения жидкости в напорных трубопроводах и открытых каналах. Рассмотрены методы гидравлического расчета основных гидротехнических сооружений.

Изложены основные вопросы гидравлики и аэродинамики систем водоснабжения и водоотведения. Рассмотрены законы равновесия, основы кинематики и динамики, гидравлических сопротивлений при движении жидкости и газа. Описано обтекание потоком жидкости твердых тел. Детализированы механизмы перемешивания затопленных струй с окружающей средой и смешения сточных вод с водой водоемов. Приведены основные элементы гидравлических машин и воздуходувных станций. В каждом разделе есть примеры гидравлических расчетов.

Пособие разработано в соответствии с программой дисциплины и ФГОС ВО Федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования, представляет курс лекций, в котором приведены общие и частные уравнения и законы механики многофазных жидкостей. Рассмотрено движение многофазных смесей с учетом фазовых переходов. Показаны примеры решения некоторых прикладных задач. Предложены модели, упрощающие описание многофазных смесей и доводящие их до вычислительного алгоритма.

Пособие представляет практикум, разработанный в соответствии с программой дисциплины и образовательным стандартом. Рассмотрены теоретические и геологические основы применения методов ГИС для решения геолого-геофизических задач при эксплуатации нефтегазовых месторождений.

Пособие представляет практикум, разработанный в соответствии с программой дисциплины и образовательным стандартом. Рассмотрены методы контроля разработки месторождений полезных ископаемых (МПИ), возможность применения методов геофизических исследований скважин (ГИС) для решения геолого-геофизических задач при строительстве и эксплуатации нефтегазовых месторождений.

Методические указания содержат сведения о теоретических положениях гидравлики, методике проведения экспериментальных исследований, приёмах определения опытным путём коэффициентов, необходимых для практических расчётов.

Содержатся тесты и решения к ним по теме «Геометрические характеристики поперечных сечений стержней», изучаемой в дисциплинах «Сопротивление материалов» и «Техническая механика». Включает введение и четыре раздела по рассматриваемой теме: «Статические моменты. Центр тяжести поперечного сечения», «Моменты инерции сечения. Зависимость между моментами инерции при параллельном переносе осей», «Главные оси и главные моменты инерции поперечного сечения», «Моменты инерции, моменты сопротивления, радиусы инерции поперечных сечений». Представлены разнообразные типы задач, даны подробные комментарии к решениям. Все тестовые задания сформулированы в соответствии с общими требованиями к тестовым заданиям базового уровня.

Изложен соответствующий государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования по направлению 08.04.01 «Строительство» материал курса «Гидравлика напорных и открытых сечений» и «Гидравлика сооружений». Раскрыты основные законы равномерного, неравномерного и неустановившегося движения жидкости в напорных трубопроводах и открытых каналах. Рассмотрены методы гидравлического расчета основных гидротехнических сооружений.

Изложен соответствующий государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования по направлению 08.04.01 «Строительство» материал курса «Основы механики жидкости», который охватывает первую из трех частей дисциплины «Гидравлика». Раскрыты основные законы равновесия и движения жидкостей.

Изложены основные вопросы гидравлики систем водоснабжения и водоотведения. Приведены физические свойства жидкости, основы кинематики и динамики, гидравлические сопротивления. Рассмотрено движение жидкости по трубопроводам в системах водоснабжения и водоотведения. Описано обтекание потоком жидкости твердых тел. Детализированы механизмы перемешивания затопленных струй с окружающей средой и смешения сточных вод с водой водоемов. Приведены основные элементы гидравлических машин. В каждом разделе есть примеры гидравлических расчетов.

Пособие составлено в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования, учебным планом и программой дисциплины. Содержит курс лабораторных работ, включающих основные теоретические положения по темам, рекомендации по их выполнению, вопросы и задания, справочные данные, литературу, приложения.

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.

Изложен соответствующий государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования по направлению 270800 «Строительство» материал курса «Гидравлика напорных и открытых сечений» и «Гидравлика сооружений». Раскрыты основные законы равномерного, неравномерного и неустановившегося движения жидкости в напорных трубопроводах и открытых каналах. Рассмотрены методы гидравлического расчета основных гидротехнических сооружений.

В учебном пособии рассмотрены вопросы, связанные с применением шаровых укладок в теплообменных и технологических устройствах и аппаратах. Особое внимание уделено анализу влияния на гидродинамику и теплообмен геометрических параметров шаровых укладок, как регулярных, так и случайных. На основании проведенных экспериментальных исследований и анализа данных других авторов предложены зависимости для учета воздействия дополнительных факторов: числа рядов в укладке; ограждающих проницаемых поверхностей; градиента потока и температурного фактора.

В пособии на современном уровне рассматриваются элементарные процессы в газоразрядной плазме и её параметры, свойства разрядов различных типов, их устойчивость. Особое внимание уделяется качественной стороне явлений. Кратко рассмотрены важнейшие приложения современной физики газового разряда: процессы в газоразрядных лазерах, газоразрядных источниках света, в том числе люминесцентных, газоразрядных плазменных индикаторных панелях и др. Пособие призвано помочь студенту в освоении теоретического материала лекционного курса «Газовый разряд в фотонике и оптоинформатике», а также в самостоятельной работе по решению задач.

Разработан метод расчета полуширины отдельных спектральных линий газов. Определены вероятности вращательно-поступательного обмена энергией при столкновениях молекул СО, HCL, NH3, CH4 при комнатной температуре и СО - при температурах до 1500 К с атомами и молекулами уширяющих линию газов. Обоснованы гипотеза прилипания и парадокс Кнудсена.

Методами сканирующей электронной микроскопии и комбинационного рассеяния света исследованы структурные превращения карбиноидного аморфного углеродного материала после термобарической обработки с различными скоростями изобарических нагревов. На примере изобары 6 ГПа показано, что при медленном нагреве проиходит постепенная графитизация образцов при температурах выше 600°С в полном соответствии с ранее проводившимися измерениями, где графитизация наблюдалась до 8 ГПа. Однако увеличение скорости нагрева образца до 50°С/с при достаточно высоком давлении (8 ГПа) приводит к существенному изменению характера превращений. Если при нагреве до температур 1100–1200°С по-прежнему образуются графитоподобные фазы, то быстрый нагрев до 1300°С приводит к образованию значительного количества алмазов в отсутствие катализаторов

Рассмотрена градиентная деформационная модель зональной дезинтеграции породного массива вокруг выработок глубокого залегания. Определены ее основные уравнения и граничные условия. С помощью численных методов (квазиньютоновский метод и метод стрельбы) решена краевая задача в осесимметричной постановке. Изучено влияние параметров модели на распределение напряжений в упругой и пластической зонах. Обосновываются факторы возникновения зональной дезинтеграции.

В монографии представлены физико-химические основы градиентной эпитаксии (ГЭ) в газовой фазе через тонкую зону применительно к многокомпонентным соединениям АIIIВV. Приводится методика и алгоритм расчета по закономерностям роста эпитаксиальных слоев для многокомпонентных твердых растворов соединений АIIIВV. Обсуждаются возможности получения различных микро- и нано-структур соединений АIIIВV с помощью ГЭ через газовую зону. Рассмотрено влияние различных технологических параметров (температура, температурный градиент, толщина зазора между источником и подложкой и т. д.) на свойства получаемых гетероструктур. Монография адресована магистрам, аспирантам и преподавателям, а также исследователям, работающими в области технологии полупроводниковых материалов соединений А3В5 с микро- и нано-структурой

В монографии в сжатом виде излагается новый подход к геометризации физической теории и некоторые его применения. Он представляет собой вариант единой теории поля, основанный на конформно-инвариантном обобщении общей теории относительности. В силу конформной (масштабной) симметрии метод пригоден для применения не только в космологии, но и в физике обычных масштабов, а также в микрофизике.

Однослойные графеновые трубки диаметром 0.5-3 мкм, длиной более 1000 мкм были синтезированы в результате термостабилизации и последующей карбонизации мелкодисперсного порошка полиакрилонитрила. Строение и размеры трубок исследованы методом сканирующей электронной микроскопии, двумерная графеновая структура стенок трубок подтверждена методом рентгеновской дифракции

Тематика журнала охватывает широкий круг проблем солнечно-земных связей: физика межпланетного пространства, космические лучи, солнечный ветер, взаимодействие солнечного ветра с магнитосферой физические процессы в магнитосфере и ионосфере, магнитные бури и суббури физико-химические процессы в верхней и средней атмосфере, воздействие солнечной вариабельности и активности на процессы в атмосфере и климат главное геомагнитное поле и его вековые вариации, экскурсы и инверсии, активное воздействие на ионосферные и магнитосферные процессы на Солнце.

Изложен соответствующий государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования по направлению 270800 «Строительство» материал курса «Гидравлика напорных и открытых сечений» и «Гидравлика сооружений». Раскрыты основные законы равномерного, неравномерного и неустановившегося движения жидкости в напорных трубопроводах и открытых каналах. Рассмотрены методы гидравлического расчета основных гидротехнических сооружений.

Изложен соответствующий государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования по направлению 270800 «Строительство» материал курса «Основы механики жидкости», который охватывает первую из трех частей дисциплины «Гидравлика». Раскрыты основные законы равновесия и движения жидкостей.

Изложены основные вопросы гидравлики систем водоснабжения и водоотведения. Приведены физические свойства жидкости, основы кинематики и динамики, гидравлические сопротивления. Рассмотрено движение жидкости по трубопроводам в системах водоснабжения и водоотведения. Описано обтекание потоком жидкости твердых тел. Детализированы механизмы перемешивания затопленных струй с окружающей средой и смешения сточных вод с водой водоемов. Приведены основные элементы гидравлических машин. В каждом разделе есть примеры гидравлических расчетов.

Приведены сведения по гидростатике и динамике жидкости, гидравлическим сопротивлениям, равномерному и неравномерному движениям жидкости, гидравлическим расчетам водопропускных сооружений, фильтрационным и гидрологическим расчетам при их проектировании. Содержит теоретическую и практическую части, контрольные задания и рекомендации по их выполнению, примеры решения задач и справочные таблицы.

Добыча углеводородов из нетрадиционных источников, а также разработка и применение новых технологий и технически решении для такой добычи создали реальную возможность вовлечения в энергетический баланс таких видов углеводородного сырья, как сланцевый газ и метан угольных пластов, газовые гидраты, тяжёлая и высоковязкая нефть, нефти из природных битумов и сланцев. Так. в последних прогнозах Международного энергетического агентства (МЭА), сделанных в 2010—2013 гг.. удельный вес возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и нетрадиционных источников нефти и газа в мировом потреблении первичных энергоресурсов к 2035 г. достигнет 22,5—25,1 %. Огромные ресурсы газогидратов (гидратов метана, метан-пиратов), высокая удельная концентрация в них газа и широкое распространение, в том числе в морях, омывающих побережья основных стран-импортёров природного газа, привели к тому, что природные газогидраты всё чаще стали рассматриваться как один из основных источников природного газа в мире уже к середине XXI в. В статье рассматриваются работы и исследования по изучению происхождения газогидратов, условии их залегания, разработки газогидратных скоплении, возможностей хранения и транспортировки углеводородного сырья в виде газогидратов. Кроме Канады, США и Японии национальные газогидратные программы и проекты разработаны и реализуются в Индии, Китае, Республике Корея, Малайзии. Ряд исследовательских центров создан в странах Европы (Болгарии, Великобритании, Германии. Италии, Норвегии, Франции) и других государствах. II уже в настоящее время многие промышленно развитые страны рассматривают природные газовые гидраты в качестве реального нетрадиционного источника углеводородов ближайших десятилетий. Однако проведенный анализ имеющихся прогнозных оценок издержек производства различных видов углеводородов показывает, что гидратный метан может войти в мировой энергетический баланс лишь в том случае, если стоимость его добычи будет составлять (в ценах 2010 г.) не более 11—12 дол./МБТЕ (583—636 дол/тыс. mj в шельфовых районах вблизи таких крупнейших потребшхлей как Япония и Республика Корея, и не более 4—5 дол/МБТЕ (212—265 дол/тыс. м ) в удаленных арктичесигх районах (Аляска, северные районы Канады, Сибири и Дальнего Востока России).При этом необходимо учитывать, что полноценное вовлечение гидратов метана в мировой энергетический баланс невозможно без решения экологических проблем, должны быть найдены технические решения и созданы производственные системы, которые не допускали бы при разработке морских залежей газогидратов разрушения богатых экосистем, сформировавшихся в местах выхода метана на дне водоёмов. Поэтому природные газовые гидраты представляют собой весьма сложную многоаспектную проблему, и в предстоящие годы работы хватит учёным самых разных направлении. Если человечеству удастся решить вопрос безопасной добычи и хранения газа в газогидратной форме, это может открыть огромные возможности для его использования.

Книга посвящена изложению и анализу геометрического подхода к описанию физического мира, в частности общей теории относительности А. Эйнштейна и многомерной геометрической теории физических взаимодействий. В первой части дано введение в общую теорию относительности. Во второй части детально рассматриваются теория относительности, ее формулировки и обобщения. Третья часть посвящена изложению многомерной геометрической теории микромира. В четвертой части произведен метафизический анализ геометрического и иных подходов к физике с целью обоснования необходимости перехода к более совершенной картине мира.

Рассматривается моноатомная наноуглеродная структура — графен, который предопределяет развитие многих инновационных сфер научной и промышленной деятельности. Техника графена составляет базис индустрии будущего — Шестого технологического уклада: плазмоники, фотоники, спинтроники, биоинформатики, терагерцевой наноэлектроники. Книга является первым систематизированным изложением графеновой нанотехники и содержит информацию, адаптированную для изучения текстов, касающихся графена.

Рассмотрена двумерная контактная задача о вдавливании трапециевидного штампа в гладкую упругую полуплоскость при последовательном воздействии нормального и изгибающего моментов. С использованием модели с наклонным плоским штампом проанализировано распределение давления и контактной деформации в зоне контакта. Проведено сравнение результатов, полученных аналитически и вычисленных с помощью метода конечных элементов, и показано, что высокий уровень точности достигается в обоих случаях. Исследовано влияние нормальной силы, изгибающего момента и величины внутренних углов штампа на контактные напряжения.

Рассматриваются однородные и двухслойные полупространства из анизотропного упругого, изотропного вязкоупругого или пороупругого материала. В качестве модели вязкоупругого материала используются модели Кельвина — Фойгта и модель с ядром Абеля, пороупругий материал исследуется в рамках модели сжимаемого материала Био. Также рассматривается случай, когда полупространство содержит полость. С помощью метода граничных элементов исследуется распространение поверхностных волн. При численном решении используется метод коллокаций для регуляризованного граничноинтегрального уравнения.

В учебном пособии изложены основы гидравлики и гидравлических машин.

Оригинальная монография К. Эккарта, известного специалиста по акустике и гидродинамике, представляет собой систематическое введение в механику расслоенных сред, движущихся в поле силы тяжести и в поле силы Кориолиса. В монографии подробно исследованы различные волновые процессы - звуковые волны в неоднородной сплошной среде, внутренние гравитационные волны и поверхностные волны (волны Ламба). Эти быстрые волновые процессы являются «фоном», на котором протекают медленные вихревые динамические процессы, которые в атмосфере ответственны за погоду. Многие частные задачи динамики атмосферы и моря, которым посвящено огромное количество отдельных статей, книга К. Эккарта охватывает с единой точки зрения, что позволило автору выявить гидродинамическую сущность этих задач.

Фундаментальный труд крупнейшего немецкого гидромеханика Людвига Прандтля. С его именем связаны крупнейшие достижения XX века в различных областях механики жидкостей, аэродинамики и механики упругого тела. В книге ясно и строго изложены те вопросы гидромеханики, которые необходимы для изучения идей теории воздухоплавания и гидравлики.

В этой книге Абрахам Пайс (1918–2000), который сам был выдаю­щимся физиком-теоре­тиком, расска­зыва­ет о дру­гих вели­ких учё­ных, с кото­рыми он был знаком. На страницах этой книги нам встре­тятся молча­ливый Поль Дирак; Макс Борн, кото­рый при­думал тер­мин «кван­то­вая меха­ника»; Вольф­ганг Паули, извест­ный своим прин­ци­пом запре­та; Мит­челл Фейгенбаум, созда­тель тео­рии хаоса, и Джон фон Нейман, один из са­мых влия­тель­ных мате­мати­ков XX века. Не забыл Пайс также Альберта Эйнштейна и Нильса Бора, пол­ные биографии кото­рых он опуб­ли­ко­вал в от­дель­ных книгах.

Книга Ламба, являясь фундаментальным руководством, несомненно принадлежит к числу самых лучших книг всей мировой литературы по гидродинамике. Выход в свет этой книги на русском языке принесет большую пользу не только студентам и аспирантам физико-математических факультетов университетов, но и большому кругу научных работников, деятельность которых соприкасается в той или иной мере с вопросами гидродинамики.

Книга Ламба, являясь фундаментальным руководством, несомненно принадлежит к числу самых лучших книг всей мировой литературы по гидродинамике. Выход в свет этой книги на русском языке принесет большую пользу не только студентам и аспирантам физико-математических факультетов университетов, но и большому кругу научных работников, деятельность которых соприкасается в той или иной мере с вопросами гидродинамики.

Монография известного специалиста по теории динамического хаоса и физике нелинейных явлений включает обширный материал и объединяет трудные, а также еще не решенные задачи общей теории хаотических систем. Помимо известных вещей, таких как эргодичность, элементы теории КАМ, перемешивание, нелинейный резонанс, гиперболичность и др., здесь читатель найдет широкие сведения о гамильтоновой динамике и сепаратрисному хаосу, математических бильярдах, фрактальных свойствах хаотических траекторий, теории возмущения за пределами КАМ-теории, полетах Леви и случайных блужданиях, диффузионных процессах и кинетике. Большой раздел посвящен исследованиям фрактального кинетического уравнения. Последняя часть книги содержит важную информацию, относящуюся к фундаментальным вопросам обоснования статистической физики. Особое место в монографии занимают такие достаточно новые и интересные разделы, как возвращения Пуанкаре и демон Максвелла, неэргодичность, динамические квазизахваты, сложность и энтропия, log-периодичность, динамическое охлаждение и пространственно-временная фрактальность, и др.

Приведено описание лабораторных работ по определению показателя преломления стекла и жидкостей, по исследованию отражательных свойств поверхностей, по фотометрии. Кратко изложено основные теоретические положения по соответствующим разделам физики, описаны лабораторные установки, методики проведения опытов и обработки результатов.

Получены точные космологические решения в рамках самогравитирующей кинетической нелинейной трехкомпонентной сигма - модели с использованием метода изометрического погружения.

В учебном пособии приведены способы решения большого класса задач. Сборник задач по гидравлике может использоваться в качестве учебного пособия для практических занятий по курсу гидравлики и являться дополнением к лекционному курсу.