ФИЗИКА

В сборнике представлены работы по вопросам физики элементарных частиц в плоском и искривленном пространстве-времени.

Проведен сравнительный анализ экспериментальных данных в области низких энергий по реакциям взаимодействия изотопов водорода и гелия с дейтронами и тритонами. При уменьшении энергии налетающих частиц до нескольких килоэлектронвольт наблюдается резкое увеличение значений астрофизического фактора S(E), что свидетельствует о наличии эффекта электронного экранирования Приведены значения потенциалов электронного экранирования и коэффициенты усиления для основных термоядерных реакций. Учет эффекта электронного экранирования важен при расчетах, проводимых в астрофизической области исследования и при проектировании различных термоядерных установок.

Решена задача о выравнивании давления газа в пористой среде, заполняющей трубу с закрытым концом, при ударном воздействии. При этом в качестве начальных данных кроме ударного давления необходимо задавать начальную скорость фильтрации за ударной волной. Показано, что скачок давления затухает на конечном расстоянии, выравнивание давления происходит за конечное время. Получены приближенные подмодели разрывного и гладкого решений

Для трансверсально-анизотропных оболочек теория Кирхгофа—Лява не позволяет учесть анизотропные свойства материала, поэтому вводится уточненная итерационная теория [1], что значительно усложняет расчет оболочек с использованием общих уравнений. В работе выписывается полная энергия оболочки через деформации, определенные по уточненной теории. В качестве примера использования этого функционала и выбора допустимых перемещений приводится пологая сферическая оболочка

В работе показано, что два параллельных плоских дефекта в кристалле могут выступать в качестве волновода для квантовой квазичастицы или волны с биквадратным законом дисперсии. Определены энергии (частоты), при которых возбуждения локализуются между дефектами и свободно распространяются вдоль них. Установлено, что такие возбуждения соответствуют двум типам состояний: симметричным и антисимметричным

Представлена математическая модель, описывающая в двумерном осесимметричном приближении взаимосвязанные процессы нестационарного упругопластического деформирования пакетов металлических плетеных проволочных сеток и волновые процессы в поровом газе. С использованием модифицированной схемы Годунова численно решены нелинейные уравнения динамики двух взаимопроникающих континуумов. Получено решение задачи о взрывном нагружении многослойной оболочки с внутренним проницаемым деформируемым слоем. Проведено сравнение результатов численных расчетов с экспериментальными данными. Установлено влияние газопроницаемого слоя на деформацию оболочки

Исследованы волновые процессы в изотропном полом цилиндре, находящемся в поле неоднородных предварительных напряжений. Изучено дисперсионное уравнение задачи, выявлены некоторые особенности структуры дисперсионных кривых в зависимости от вида предварительного напряженного состояния. С использованием метода возмущений получены формулы, описывающие поведение дисперсионных кривых в окрестности радиальных резонансов

Тепло- и массоперенос в высокопористых материалах проявляется как на стадии формирования высокопористой структуры материалов, так и на стадии их эксплуатации. Рассмотрены основные законы тепло- и массопереноса. Раскрыты закономерности проявления этих законов в капиллярно-пористых коллоидных телах. Проанализированы условия и особенности формирования свойств высокопористых теплоизоляционных материалов и предложены критерии оценки этих свойств, а также конструктивных или технологических приемов, направленных на их оптимизацию.

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.

Изложены основы теории и методов анализа динамического взаимодействия тонкостенных упругих элементов типа пластин и оболочек с внутренней и окружающей акустической средой как единой колебательной системы. Рассматриваются закономерности формирования и передачи виброакустических воздействий элементами конструкций и обратного влияния виброзвукоизлучения на формы и частоты их колебаний. Значительное внимание уделено вопросам снижения шумности и вибраций элементов конструкций.

Приведен комплекс технологических приемов, направленных на получение теплоэффективных материалов ячеистой структуры с использованием малоэнергоемких технологий и формирование структуры материалов в условиях напряженного (стесненного) состояния. Технологические приемы рассмотрены на примерах ячеистого неавтоклавного газобетона, пенополистиролбетона и пенобетона. Технологические особенности применения волокон раскрыты на примере ячеистого бетона, армированного базальтовой фиброй.

Предложен вариант построения локальной математической модели изотропных однородных упругих материалов второго порядка с постоянными характеристиками упругих свойств на основании нелокальной теории упругости, базирующейся на представлении о парном потенциальном взаимодействии бесконечно малых элементов среды, как в отсутствии, так и в присутствии внешних механических воздействий

В работе показано, что поляризованный под действием однородного электростатического поля диэлектрик при внешнем механическом воздействии на него проявляет механические свойства, описываемые известной в механике деформируемого твердого тела линейной теорией микрополярной упругости.

Эта книга — одна из первых в мировой литературе монографий, посвященных тепловым процессам в наномасштабных системах. Проанализированы классические и современные представления о теплофизике нанообъектов. Рассмотрены механизмы переноса тепла в различных наноструктурах, методы вычисления теплопроводности, в том числе в нанопроволоках и нанотрубках, нанокомпозитах и наножидкостях. Проведен анализ радиационного теплопереноса на наномасштабах. Особое внимание уделено роли межфазных границ и влиянию размерных (классических и квантовых) эффектов, приводящих к особенностям и аномалиям теплопереноса. Отражено современное состояние интенсивно развивающихся областей теплофизики — нанотермогидродинамики и нанотермоэлектричества.

Данное учебное пособие содержит теоретический материал (основные идеи волновых процессов), а также разбор многочисленных примеров и задач, где показано, как (по мнению автора) надо подходить к их решению. Задачи тесно связаны с основным текстом и часто являются его развитием и дополнением. Материал книги, насколько возможно, освобожден от излишней математизации — основной акцент перенесен на физическую сторону рассматриваемых явлений.

Опыт преподавательской и просветительской деятельности классиков науки представлен как система их глубоких представлений и оригинальных взглядов на преподавание физики.

В работе, при некоторых физически допустимых и экспериментально подтверждаемых предположениях, исследованы прочность и усталостная долговечность сварного соединения при следующих вариантах нагружения: внешние нагрузки отсутствуют (действуют только остаточные напряжения); кроме остаточных напряжений действуют статические внешние нагрузки; кроме остаточных напряжений действуют знакопостоянные циклические внешние нагрузки.

Рассмотрена задача о потере устойчивости равномерно сжатой двухслойной круглой пластинки из неогуковского материала. Нижний слой подвергнут предварительной однородной деформации и скреплен с верхним слоем по плоскости контакта. Устойчивость составной пластинки при равномерном боковом сжатии изучается на основе нелинейной трехмерной теории упругости. Составлены трехмерные дифференциальные линеаризованные уравнения равновесия для каждого слоя. Методом разделения переменных построены решения этих уравнений. Проведен анализ зависимости критического усилия от начальной деформации и жесткости предварительно напряженного слоя.

Рассматривается задача теории упругости с криволинейной границей раздела сред. Предложен эффективный подход к решению задачи о деформировании пары “дорожное покрытие – упругое основание” методом возмущений в случае плоской деформации. Реализация этого подхода осуществлена на примере слабо искривленной границы раздела двух сред.

Обсуждаются имеющиеся в руководствах по электродинамике разногласия относительно числа независимых уравнений в системе уравнений Максвелла. Рассматриваются уравнения статических полей с учетом релятивистской инвариантности и теоремы Гельмгольца о разложении векторного поля, покоординатные волновые уравнения, уравнения для мод монохроматического поля и переход между уравнениями для статических и нестатических полей.

На основе решения задачи о действии подвижной периодической нагрузки на толстостенную круговую цилиндрическую оболочку в упругом полупространстве проведен численный анализ влияния скорости и периода равномерно движущейся в подземном трубопроводе нормальной осесимметричной синусоидальной нагрузки на напряжённодеформированное состояние окружающего его породного массива. Движение оболочки и полупространства описывается динамическими уравнениями теории упругости в подвижной системе координат, связанной с нагрузкой. Вектора смещений выражаются через потенциалы Ламе. Для стационарного решения задачи используется метод неполного разделения переменных и метод разложения потенциалов на плоские волны и плоских волн в ряды по цилиндрическим функциям. Решение получено для скоростей движения нагрузки, не достигающих скорости волны Рэлея в полупространстве. При проведении компьютерных экспериментов рассчитаны прогибы земной поверхности над трубопроводом мелкого заложения и компоненты напряженно-деформированного состояния массива на контуре поперечного сечения трубопровода при различных скоростях и периодах нормальной осесимметричной синусоидальной нагрузки. Результаты расчетов представлены в виде таблиц. Анализируется влияние скорости движения нагрузки и ее периода на напряженно-деформированное состояние окружающего трубопровод породного массива. Установлен критерий для возможности использования более простой расчетной схемы подземного трубопровода.

Цель учебного пособия, предназначенного для студентов 4–5 курсов специальности физика, оказать помощь в освоении квантовой теории углового момента и выработать практические навыки по использованию математического аппарата алгебры угловых моментов и соответствующего справочного материала в самостоятельных расчетах. Это достигается, с одной стороны, подробным теоретическим рассмотрением основ изучаемых вопросов, с другой включением в качестве необходимого дополнения значительного количества примеров и задач.

Цель учебного пособия, предназначенного для студентов- бакалавров 4 курса, обучающихся по направлению физика, оказать помощь в освоении квантовой теории углового момента и выработать практические навыки по использованию весьма сложного математического аппарата алгебры угловых моментов и соответствующего справочного материала в самостоятельных расчетах. Это достигается, с одной стороны, подробным теоретическим рассмотрением основ изучаемых вопросов, с другой включением в качестве необходимого дополнения значительного количества примеров и задач.

В целлюлозно-бумажной промышленности крахмал используется в качестве связующего вещества для повышения прочности картона при его поверхностной проклейке, проклейки в массе и как связующее вещество в составе мелованного покрытия. Для повышения показателей физико-механических свойств картона в технологии нередко применяют биомодификацию крахмала. Целью работы явилось изучение влияния биокаталитической обработки крахмала картофельного на показатели физикомеханических свойств картона на основе макулатуры. В качестве целлюлозного носителя использовали картон лабораторного изготовления, состоящий на 70 % из лиственной полуцеллюлозы и на 30 % из макулатурной массы МС-5Б (ГОСТ 10700–97). В качестве связующего вещества использовали крахмал картофельный, предварительно обработанный ферментами изоамилазой Pseudomonas amyloderamosa или пуллуланазой Bacillus licheniformis (Optimax L-1000). Образцы картона в виде квадрата с длиной стороны 14 см пропитывали крахмальным клейстером, обработанным ферментами в течение 3 ч при температуре 50 °С и постоянном перемешивании в расчете 200 ед. активности фермента на 1 г сухих веществ. Пропитанные целлюлозные носители высушивали конвективно на пластинах из органического стекла при комнатной температуре. Испытание материалов на растяжение проводили согласно ИСО 1924-2–85 на лабораторном испытательном комплексе, включающем разрывную машину ТС 101-0,5б (г. Иваново) и компьютер. В результате проведенных экспериментов было установлено, что предварительная обработка крахмала ферментом изоамилазой приводит к небольшому увеличению прочностных характеристик картона по сравнению с картоном, пропитанным неферментированным крахмалом, тогда как обработка крахмала пуллуланазой снижает практически все исследованные показатели.

Рассматривается осесимметричная квазистатическая задача термоупругости о внедрении цилиндрического штампа с плоской подошвой, на которой поддерживается постоянная температура, в функциональноградиентное полупространство, модуль упругости, коэффициент Пуассона, коэффициенты теплопроводности и линейного расширения которого непрерывно изменяются в приповерхностном слое независимо друг от друга. Вне контактной зоны поверхность идеально теплоизолирована и свободна от напряжений. При решении задачи используются полученное ранее с помощью численно-аналитических методов (аппарата интегральных преобразований Ханкеля и метода модулирующих функций) решение несмешанной задачи о произвольном термомеханическом воздействии на неоднородное по глубине термоупругое полупространство.

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

Теоретический и научно-практический журнал "Вестник МЭИ" как источник информации о достижениях научной школы Московского энергетического института. Выходит с января 1994 г. В издании публикуются материалы фундаментальных и прикладных исследований, современные инженерные решения, гипотезы и научная полемика.

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.

Проведены измерения динамического предела упругости и откольной прочности высоколегированной хромомарганцевоникелевой стали в области температурного мартенситно-аустенитного перехода −120 ÷ 200 ◦C путем регистрации полных волновых профилей с помощью лазерного интерферометра VISAR и их последующего анализа. Найдено, что откольная прочность исследуемой стали в мартенситной фазе на 25 ÷ 30 % выше прочности стали в аустенитной фазе. Причем прочность уменьшается ступенчатым образом в узком температурном диапазоне, примерно −50 ÷ 20 ◦C, где, по-видимому, и происходит основное изменение внутренней структуры стали вследствие мартенситно-аустенитного перехода. Измеренные значения динамического предела упругости высоколегированной стали имеют достаточно большой разброс и слабо уменьшаются с ростом температуры без каких-либо особенностей, связанных с мартенситно-аустенитным превращением структуры.

В спектрах фотопроводимости кристаллов CdS обнаружены яркие проявления эффектов, обусловленных влиянием тянущего (измерительного) электрического поля на вероятность ионизации мелких центров. Показано, что спектральные максимумы фототока вблизи края поглощения полупроводника (дополнительные максимумы) могут быть приписаны фототермическим и термооптическим межзонным переходам электронов через уровни мелких центров, образующие "примесные" зоны // Вестник Калмыцкого университета. - 2012. - № 4. - С. 42-47.

В спектрах низкотемпературной (Т = 77 К) фотолюминесценции кристаллов CdS обнаружен эффект гашения полос зеленого краевого излучения с ростом тянущего электрического поля обусловленный полевой ионизацией центров, формирующих эти полосы // Актуальные проблемы современной физики и математики, Труды III межрегиональной научно-практической конференции, Элиста, Калмыцкий государственный университет, 21-25 ноября 2011 г. - Элиста : Издательство КалмГУ, 2012. - С. 79-80.

Архив журнала "Вестник Поморского университета. Серия: "Естественные и точные науки". С 2011 года выходит под заглавием "Вестник Северного (Арктического) федерального университета. Серия "Естественные науки".

Рассматривается процесс потери устойчивости упругого стержня, шарнирно опертого по концам и имеющего упругую опору по середине пролета. Исследуется зависимость формы оси стержня в процессе продольного изгиба и критическая сила, при которой происходит потеря устойчивости стержня, от ко- эффициента жесткости центральной опоры. Получено критическое значение коэффициента жесткости опоры, при котором форма оси стержня в процессе потери устойчивости изменяется с одной полуволны синусоиды на полную волну синусоиды. Предполагается, что ненагруженный стержень имеет начальную погибь. Вначале рассматривается задача о продольно-поперечном изгибе шарнирно опертого по концам упругого стержня. Стержень нагружается продольной сжимающей силой и поперечной силой, приложенной в середине пролета. Исследуется устойчивость равновесия стержня в зависимости от величины продольной сжимающей нагрузки. Рассматриваются различные конфигурации изогнутой оси стержня при различных значениях поперечной нагрузки. В заключение исследуется процесс хрупкого разрушения срединной опоры при продольном изгибе упругого стержня. Материал опоры, неограниченно прочный при сжатии, подвергается разрушениям при растяжении. Причем состояние материала при растяжении определяется полной диаграммой нагружения, описывающей зависимость напряжения σ от деформации ε от начала нагружения до полного разрушения. Установлено, если опора подвергается частичным разрушениям и вследствие этого является ограниченно прочной при растяжении, то критическая нагрузка, при которой система теряет устойчивое равновесие, в отличие от случая с упругой опорой, определяется как несущая способность системы «стержень–опора». Несущая способность системы меньше, чем критическая нагрузка, определяемая для стержня с упругой опорой.

Журнал публикует новые экспериментальные и теоретические результаты исследований в области физики конденсированного состояния вещества, механики жидкостей, радиоспектроскопии и автоматизации физического эксперимента, отражающие сложившиеся на физическом факультете Пермского государственного национального исследовательского университета научные направления.

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре математической физики физического факультета Воронежского государственного университета

Спецкурс «Введение в тектонофизику» направлен, в первую очередь, на ознакомление студентов направления 020700 – Геология с важнейшими методиками современного структурного анализа при изучении геодинамики территорий.

Журнал является профильным периодическим научным изданием. Выделен в самостоятельное периодическое издание из общенаучного журнала «Вестник Томского государственного университета» в 2014 г. «Вестник Томского государственного университета. Химия» – первый профильный журнал по химии в г. Томске и нацелен на повышение публикационной активности научных сотрудников университетов Томской области и не только. Основные разделы журнала: Синтез и свойства веществ и материалов Физико-химические закономерности процессов, структура и свойства соединений Теоретические и прикладные вопросы аналитической химии Химическая технология Биохимические свойства неорганических и органических соединений

Излагается материал по волновым технологиям, применяемым в нефтедобыче и нефтепереработке. Дан анализ существующих видов волнового воздействия, их применение в различных процессах. Рассмотрена техника генерации волн, проанализированы некоторые технологические процессы, сделан упор на оценку возможности использования волновой технологии в проектных технологических процессах.

Рассмотрены свойства разреженных газов; режимы и закономерности их течения; массо – и теплоперенос и электрические явления в условиях вакуума; способы и средства его получения; понятийный аппарат вакуумной техники; алгоритм проектирования высоко- и сверхвысоковакуумных систем. Приведен краткий обзор областей практического использования вакуума как уникальной технологической среды. Представлена ретроспектива развития физики и техники вакуума.

Представлены материалы Всероссийской (с международным участием) конференции «Физика низкотемпературной плазмы» ФНТП-2014 в 2 томах и Международной научной школы молодых ученых и специалистов «Плазменные технологии в исследовании и получении новых материалов», где отражены новые направления работ по физике низкотемпературной плазмы.

Представлены материалы Всероссийской (с международным участием) конференции «Физика низкотемпературной плазмы» ФНТП-2014 в 2 томах и Международной научной школы молодых ученых и специалистов «Плазменные технологии в исследовании и получении новых материалов», где отражены новые направления работ по физике низкотемпературной плазмы.

Представлены материалы Всероссийской (с международным участием) конференции «Физика низкотемпературной плазмы» ФНТП-2014 в 2 томах и Международной научной школы молодых ученых и специалистов «Плазменные технологии в исследовании и получении новых материалов», где отражены новые направления работ по физике низкотемпературной плазмы.

Рассмотрены общие свойства воды. Разработана феноменологическая модель структуры воды. Рассчитаны массовые доли элементов структуры воды в широком диапазоне изменения параметров. Показано соотношение внутренней энергии, энтальпии, ионного произведения, энтропии, теплоемкости и других теплофизических параметров с элементами структуры воды. Величина энтальпии определяется не только температурой, но и соотношением массы составляющих воду элементов. Предложено учитывать их вклад в интегральную изобарную теплоемкость, в том числе и при фазовом переходе. Изменение структуры воды с ростом температуры и давления определяет минимальный удельный объем воды при 4 °С, особенности поведения теплоемкости, диффузии, скорости звука и т. п. в околокритической области. Рассмотрены модели и уравнения состояния воды без водородной связи. Анализ сопровождается большим количеством графиков и аппроксимирующих зависимостей.

Эта книга, написанная кратко и доступно, обеспечивает введение в квантовые вычисления - захватывающую и быстро развивающуюся область, которая находится на пересечении компьютерных, инженерно-технических, математических и физических наук.

Анализируются физические свойства и электронные модели нового класса высокотемпературных сверхпроводников в слоистых соединениях на основе железа. Несмотря на различный химический состав и различие в кристаллической структуре, они имеют похожие физические свойства, обусловленные электронными носителями в FeAs-слоях и их взаимодействием с флуктуациями магнитного порядка. Исключительный интерес к ним объясняется перспективами практического применения. В монографии дается полная картина формирования их физических свойств на основе теоретических моделей и электронной структуры.

Более 30 лет исследования в области физики поверхности продолжают лавинообразно нарастать, вместе с этим возрастает их роль как для науки, так и для технологии. Книга М. Праттона представляет собой широкое стимулирующее введение в эту область физики. Она также содержит обширную библиографию последних достижений в физике поверхности.

В книге рассмотрена связь основных положений классической теоретической механики с общетехническими дисциплинами инженерной подготовки. Специальные компакты «физических тел», системных векторов, сил, перемещений позволили показать пути, позволяющие создать комплексное понимание основных положений механики.

Излагаются основные идеи современной теории нелинейных уравнений математической физики, а также методы их точного интегрирования, основанные на спектральных свойствах некоторых линейных дифференциальных операторов. Рассмотрены многочисленные приложения к задачам гидродинамики, нелинейной оптики и квантовой механики. Даются краткие исторические ссылки и обзор современных работ по теме.

В газовой динамике изучаются движения газов с большими скоростями. При таких движениях сжимаемость среды играет весьма существенную роль и поэтому законы, имеющие место в газовой динамике, совершенно иные, чем в аэродинамике и гидродинамике несжимаемой жидкости. Важное значение газовой динамики для современных авиации и баллистики не требует пояснений.

Настоящая книга по теории относительности рассчитана на студентов - физиков и математиков, не имеющих никаких предварительных знаний в этой области и математическая подготовка которых не выходит за пределы того, что необходимо для изучения классической теоретической физики.