ФИЗИКА

С использованием метода И.Н. Векуа представления общего решения эллиптических уравнений 2n-го порядка с помощью n аналитических функций получены общие решения гиперболических уравнений четвертого и шестого порядка в предположении, что правые части этих уравнений разлагаются в ряд по синусам относительно времени. К упомянутым уравнениям и уравнениям гиперболического типа более высокого порядка приводятся системы уравнений различных приближений для призматического тонкого тела в моментах относительно системы ортогональных полиномов Лежандра.

Учебник подготовлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по дисциплине «Концепции современного естествознания». Представлена широкая панорама естественнонаучных концепций в их историческом развитии, имеющих важное мировоззренческое и методологическое значение. Освещены различные процессы и явления в живой и неживой природе, принципы эволюции, воспроизводства и развития живых систем.

В случае заданного поля перемещений с использованием матричного подхода определяются деформации в длинном круглом цилиндре из несжимаемого материала, закручиваемом в условиях, близких к условиям плоской деформации. Рассматриваются различные аппроксимации представления матриц деформации, а также обобщающее их выражение в виде логарифма матрицы симметричного оператора, полученной путем перемножения прямой и транспонированной матриц оператора деформации (растяжения). Найдены выражения для компонент тензора деформаций.

В пособии в сжатой и доступной форме освещены самые важные современные концепции физики, химии, философии, биологии и других наук о неживой и живой природе. Наиболее сложные вопросы и проблемы естествознания изложены в простой и ясной форме. Книга позволит быстро и качественно подготовиться к семинарам, зачетам и экзаменам.

Рассматриваются основные учения и школы современного естествознания, анализируется творчество выдающихся ученых-естественников, чьи идеи сыграли и продолжают играть исключительную роль в становлении и развитии духовной культуры, создании новой научной картины мира. Предлагается философское осмысление неживой и живой природы, учения о глубинном уровне структурной организации материи — элементарных частицах и полях, современные космологические концепции, теории, раскрывающие особенности пространственно-временного континуума, исследования взаимосвязи космоса и живой природы, систем «природа-биосфера-человек» и «биосфера-техносфера-ноосфера». Предлагаемые тесты способствуют более глубокому и эффективному усвоению дисциплины.

Предыдущие издания (ЮНИТИ, 1997, 1999, 2003) подтвердили актуальность этого учебного курса и возможность достижения главной цели — помочь студентам вузов (экономических и гуманитарных) овладеть современной естественно-научной картиной мира, синтезировать в единое целое гуманитарную и естественно-научную культуры, сформировать у будущих специалистов естественно-научный способ мышления, целостное мировоззрение. Учебник призван способствовать более эффективному усвоению курса и осознанию студентами фундаментальных принципов и закономерностей развития природы — от микромира до Вселенной.

Рассматриваемые в учебнике основные концепции естествознания составляют ядро современной научной картины мира и имеют важное значение для формирования научного мировоззрения и общей культуры студентов. Дается словарь важнейших терминов и понятий.

Учебник подготовлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по дисциплине «Концепции современного естествознания», которая входит в учебные планы всех гуманитарных специальностей вузов. В работе представлена широкая панорама концепций, освещающих различные процессы и явления в живой и неживой природе, описываются современные научные методы познания мира. Основное внимание уделено рассмотрению концепций современного естествознания, имеющих важное мировоззренческое и методологическое значение.

Рассмотрена зависимость коэффициента динамической вязкости н-алканов от давления и температуры. На основании литературных данных построены однопараметрические корреляции для изобар. Выявлена линейная корреляция между температурами кипения, плавления и обнаруженным параметром барической зависимости вязкости для гомологического ряда алканов.

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

Книга представляет собой курс лекций по учебной дисциплине «Физические основы нанотехнологий, фотоники и оптоинформатики», рассматривающий основные явления, принципы и экспериментальные достижения нанофотоники. В книге на высоком физико-математическом уровне описываются вопросы распространения и взаимодействия света в пространственно-ограниченных наноструктурах, рассматриваются свойства различных наноструктурированных материалов, а также вопросы их практического использования.

Учебное пособие содержит описания к ряду работ по компьютерному моделированию физических процессов, в которых используются компьютерные модели из курса «Открытая физика», разработанного компанией «Физикон».

Цель учебно-методического комплекса по учебной дисциплине «Концепции современного естествознания» — помочь студенту овладеть довольно емким предметом, введенным в систему преподавания в высшей школе. В доходчивой и популярной форме излагаются современные представления о развитии природы, о структурных уровнях организации материи. Особое внимание уделяется мировоззренческим и методологическим аспектам изучаемого курса Работа подготовлена в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта профессионального образования по дисциплине «Концепции современного естествознания». Помимо лекционного материала в ней содержаться планы семинарских занятий, тематика рефератов, тесты, вопросы самоконтроля, словарь основных терминов, литература.

Что такое наука? Когда и где она появилась? Какую роль она играет в жизни человека и общества? Почему под наукой в первую очередь подразумевается естествознание? Как происходит научное познание? Есть ли у науки границы? Что представляют собой научные революции и научные картины мира? Что такое макромир, микромир и мегамир? Каковы основные научные представления современного человека о происхождении и устройстве вселенной? Что такое глобальные проблемы современного мира? Обо всем этом вы узнаете, прочитав книгу, которую держите в руках. Автор – доктор философских наук, профессор кафедры философии Московского педагогического государственного университета, много лет преподающий курс концепций современного естествознания, постарался сделать предлагаемый вашему вниманию материал простым и ясным, а по возможности – интересным и увлекательным. Материалы книги с неизменным успехом используются автором в многолетней преподавательской практике.

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

В 2009 году исполнилось сто лет с выхода в свет первого руководства к выполнению лабораторных работ по физике профессора Московского университета А.П. Соколова [1]. С тех пор и в московском университете, в других вузах нашей страны, а также за рубежом было разработано множество лабораторных работ, посвященных изучению различных физических явлений и физических законов самыми разнообразными методами. По материалам учебных пособий различных вузов, посвященных физическому практикуму, по материалам публикаций в различных журналах, в том числе в реферативном журнале «Физика», на физическом факультете МГУ написаны книги [2–4], в которых собрана информация о лабораторных работах по механике, молекулярной физике, электричеству и магнетизму, опубликованных за прошедшие сто лет. В настоящей статье представляется книга [5], в которой описаны опубликованные за эти годы лабораторные работы по оптике.

Пособие содержит комплекс работ по моделированию объектов классической механики. Существенное внимание уделено фундаментальным положениям механики.

Эта книга предназначена для всех тех, кто интересуется сложными системами, в частности живыми с точки зрения точного естествознания. Она представит интерес как для представителей физико-математических дисциплин и программистов, так и для биологов и химиков. Здесь развиваются идеи физического конструктивизма — физики, основанной на понятии алгоритма и использующей конструктивную математику вместо классической, что дает принципиальную возможность моделировать поведение сложных систем на компьютерах и влиять на него. Книга служит своеобразным продолжением монографии автора «Конструктивная физика», но ее можно читать совершенно независимо. Автор надеется, что чтение принесет пользу тем, кто интересуется компьютерным моделированием сложных систем на квантовом уровне. В частности, здесь обсуждаются пути распараллеливания вычислений при таком моделировании, а также возникающие здесь общенаучные вопросы. Математика, используемая в книге, не должна отпугивать читателей других специальностей; я надеюсь, что чтение принесет пользу широкому кругу тех, кто хочет понять, как в настоящее время выглядит подход к живым системам с позиций точного естествознания. Изложение доступно студентам младших курсов, владеющим математическим анализом и линейной алгеброй, независимо от их специализации; необходимые сведения по конструктивизму и квантовой механике изложены в первых главах.

Компактность образования основана на применении специальных информационных операторов, единых для любых областей знания. Внутренняя структура этих операторов представлена единством математики, физики и прикладной философии для единого образовательного курса, направленного на инженерную деятельность, включающего теоретическую механику, краткий курс сопротивления материалов, новый подход в механике машин, элементы механики сплошных сред, основанный на единой физике (колебания, прочность, устойчивость, удар). Главное внимание в курсе лекций уделено методам творчества как в области статики, кинематики, динамики (теоретическая механика), так и в механике машин. Подробно анализируются парадоксы механики, показаны их истоки и методы их преодоления. Доступность курса определяется компактами законов динамики, краткими компактами по колебаниям, устойчивости, удару, прочности, основным компактом задач динамики. Качественный подход к образованию подразумевает: включение взаимосвязанных нелинейных задач механики, которое позволило впервые получить единство механики Ньютона (классическая механика) и механики Эйлера (механика деформируемых тел); показана реализация единой механики при проектировании механизмов; представлены гипотезы качественной единой физики природы.

В пособии на элементарном уровне излагается существующая квазиклассическая и квантовая теория атома водорода. Пособие адресуется студентам младших курсов технических вузов и университетов, изучающим курс общей физики, а также всем тем, кто серьезно интересуется основами квантовой механики.

Эта книга - уникальная монография о векторных расслоениях на кривых, написанная одним из самых ярких геометров нашего времени. Её цель - показать, как с необыкновенной красотой переплетаются в геометрии векторных расслоений самые разные ветви современной математики: классические алгебраическая и дифференциальная геометрия, лагранжева геометрия и геометрическое квантование, дифференциальные уравнения на многообразиях и анализ Фурье, теория представлений и комбинаторика графов, калибровочные теории и квантовая теория поля... Автор щедро делится с читателем замечательными геометрическими конструкциями, остроумными идеями и нерешёнными вопросами, вскрывающими глубокие связи между на первый взгляд далёкими друг от друга разделами математики и математической физики.

Новая область науки о квантовых вычислениях лежит на стыке квантовой теории информации, компьютерных наук и квантовой физики. В небольшом обзоре известного английского специалиста обсуждаются основные понятия квантовых вычислений и квантовой теории информации. Затрагиваются вопросы квантовой криптографии и телепортации.

Автор книги - выдающийся физик-теоретик, специалист по квантовой теории поля. Книга написана на основе его научного дневника и представляет субъективный взгляд на важнейшие проблемы теоретической и математической физики - конфайнмент кварков, инстантоны, магнитные монополи, струны, критические явления. Эти разнообразные вопросы объединены общей целью - понять поведение квантовополевых систем в области сильной связи, когда теория возмущений неприменима. В книге ясно и увлекательно изложены тонкие и сложные современные методы квантовой теории поля, и она отлично дополняет традиционные учебники по теории поля и физике элементарных частиц.

Книга посвящена изложению основных вопросов теории твердого тела. Большое внимание уделено физической стороне явлений, изложение ведется в очень наглядной форме.

Книга в доступной и занимательной форме знакомит с «неформальной» физикой, которая связана с окружающим миром. Обсуждаются такие вопросы, как оценки физических величин, методы размерностей и подобия, приближенные методы, «качественные» теории, использование математического анализа, интернета и др. Книга вводит школьника (с 9-го по 11-й класс) в «творческую лабораторию» физика-исследователя. По каждой теме имеется подборка задач. Представлены задачи исследовательского характера, которые могут быть использованы в рамках школьной научной лаборатории. Отдельная часть книги вводит в основные понятия нелинейной динамики - науки продолжающей бурно развиваться в настоящее время.

Автором предлагаемой монографии является выдающийся британский математик Ричард Борчердс, получивший в 1998 году медаль Филдса за «работы по алгебре и геометрии и, в частности, за доказательство Moonshine conjecture». Он ввел точное математическое понятие «вершинной (операторной) алгебры», что сыграло решающую роль в развитии теории представлений (понятие, введенное в 1979 году Конвеем и Нортоном для характеристики поразительной связи между конечной простой группой Монстр и модулярными функциями.). Данная книга основана на лекциях, прочитанных осенью 2001 г. студентам университета в Беркли и направленных на ознакомление математиков с основами квантовой теории поля. В последнее время применение в математике методов и идей этой теории оказалось чрезвычайно успешным, прежде всего в маломерной топологии, симплектической геометрии и теории модулей римановых поверхностей, не говоря уже о математической физике.

Пособие охватывает материал первой половины годового курса квантовой механики, читаемого студентам отделения ядерной физики физического факультета МГУ. Отличительной особенностью курса является органическая связь основных элементов обучения: лекций, семинаров и самостоятельной работы. В конце каждой лекции даны упражнения, подобранные так, чтобы каждое из них при условии последовательного освоения материала студент мог сделать без «подсказки». В то же время уметь решить все задачи, относящиеся к данной лекции, является необходимым условием перехода к следующей лекции.

Книга С. Дaттa, автора известных работ в области нанофизики и наноэлектроники, посвящена проблемам электронного транспорта в низкоразмерных полупроводниковых структурах. Последовательно рассматриваются различные квантовые системы, от атома водорода до нанотранзистора. Излагаются наиболее общие понятия и методы неравновесной статистической механики и кинетики, и при этом не предполагается первоначальное знакомство читателя с квантовой механикой. В книге приведено большое количество численных примеров, а также программ в пакете MATLAB для проведения расчетов квантовых состояний и транспорта в объемных полупроводниках и низкоразмерных структурах. Дополнения к данному изданию в форме видеолекций, посвященных ключевым результатам книги, содержатся на Интернет-сайте автора.

В статье предложена краткая периодизация эволюции важной части физической науки – термодинамики, история которой началась со знаменитой работы С. Карно (1824 год) и к настоящему времени насчитывает почти 200 лет. Предложенная периодизация является, конечно, достаточно условной и состоит, на взгляд автора, из восьми – десяти этапов постоянно сокращающейся длительности – от 35–45 лет в первое столетие развития термодинамики до 25 – 10 лет во второе столетие. Основная цель построения подобной периодизации состояла том, чтобы сопоставить этапы эволюции и развития термодинамики как науки с ее отражением в преподавании физики в вузах – как на уровне общей, так и теоретической физики. Показано, что основное содержание многих современных учебников охватывает лишь часть указанных этапов и нуждается в определенной модернизации – например, даже в столь традиционном вопросе как эффективность тепловой машины для инженерных специальностей вузов.

Учебное пособие подготовлено на кафедре цифровых технологий факультета компьютерных наук Воронежского государственного университета.

Настоящее учебное пособие посвящено развитию начальных навыков практической работы с пакетом программ NUMECA [1–3]. В основу пособия положен перевод фирменного документа пакета [4]. В данном учебном пособии в качестве предметной области выбрана камера сгорания эталонной газовой турбины, вычислительный эксперимент для которой выполняется с помощью программы FINE/Open [3].

Изложены теория, методы расчета и проектирования линейных и нелинейных оптико-электронных систем углового пространственного сопровождения движущихся объектов (двумерных систем) и систем пространственной стабилизации движущихся объектов (трехмерных систем), широко используемых при решении различных задач в области управления, прежде всего в военной технике. Приведены методы анализа и синтеза, учитывающие специфику таких систем с модуляцией. Особое внимание уделено получению инженерных зависимостей, позволяющих обеспечить оптимальность характеристик систем. Для специалистов, занимающихся разработкой систем пространственного слежения (следящих теплопеленгаторов и др.) и систем пространственной стабилизации (инерциальных систем управления летательными аппаратами и др.). Может использоваться в учебном процессе соответствующих высших учебных заведений, подготавливающих студентов по направлению «Оптотехника» и специальности «Оптико-электронные приборы и системы».

В пособии рассматривается методика решения основных гидродинамических задач, возникающих при математическом моделировании работы распределительных сетей водоснабжения в стационарных и переходных режимах с использованием программ WaterGEMS и Hammer фирмы Bentley.

Приведены контрольные задания по теоретической механике. Имеются указания к решению задач. Предназначены для студентов технологических специальностей заочной формы обучения КГТУ.

Методические указания содержат контрольные вопросы по сопротивлению материалов, которые могут быть использованы студентами при самостоятельном изучении важнейших положений курса, а также при подготовке к зачетам и экзаменам по сопротивлению материалов.

Представлены краткие сведения о методах определения основных кинематических характеристик движения точки в зависимости от способов задания ее движения. Разобраны примеры решения задач по кинематике точки. Даны определения простейших движений твердого тела. Указаны способы задания этих движений. Приведены примеры решений всех типов задач курсового задания по рассматриваемым разделам кинематики.

Представлен комплекс курсовых заданий по теоретической механике. Приведены примеры выполнения курсового задания. Для студентов первого курса машиностроительных и приборных специальностей МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Изложены основы квантовой теории излучения и взаимодействия излучения со средой. На основе квантовой теории излучения, предложенной Эйнштейном, и закона Бугера в дифференциальной форме рассмотрено взаимодействие излучения со средой (в том числе и с отрицательным коэффициентом поглощения).

Представлены 40 вариантов задач курсовой работы по курсу теоретической механики на тему «Кинематика сложного движения точки», четыре примера решения типовых вариантов.

Рассмотрено практическое применение программы OSS на примерах синтеза оптических систем различного назначения. Представлены примеры синтеза пятигруппового панкратического объектива и панкратического объектива типа PIN HOLE, светосильного объектива для ИК-области спектра и светосильного объектива типа объектива Петцваля, а также пример синтеза миниатюрного широкоугольного объектива с вынесенным входным зрачком. Показаны примеры задания характеристик объективов в программе OSS, формирования оптимизационной модели. Рассмотрены вопросы параметрического синтеза тонких компонентов и создания рабочего каталога стекол для синтеза.

Изложены теоретические основы синтеза оптических систем. Даны описание основных блоков программы OSS и порядок работы с программой.

Приведены краткие теоретические сведения о природе и составе космических лучей, взаимодействиях и превращениях элементарных частиц. Дано описание методики проведения эксперимента и экспериментальной установки для изучения поглощения космических лучей в свинце, а также для получения отношения числа заряженных частиц их жесткого и мягкого компонентов в вертикальном потоке на уровне моря.

Представлены отдельные ключевые вопросы, являющиеся базовыми для дисциплины «Теоретическая механика». Приведены теоретический материал в кратком изложении, примеры решения типовых задач и задачи для самостоятельного решения.

В данной работе приводится пример компьютерной лабораторной работы, которая формирует начальные теоретические исследовательские навыки студентов. Выполняя предложенную лабораторную работу, студенты проходит основные этапы исследования, начиная от построения модели явление до интерпретации виртуальных экспериментальных данных.

В 2009 году исполнилось сто лет с выхода в свет первого руководства к выполнению лабораторных работ по физике профессора Московского университета А.П. Соколова [1]. С тех пор и в московском университете и в других вузах нашей страны и за рубежом было создано множество лабораторных работ, посвященных изучению различных физических явлений и физических законов самыми разнообразными методами [24]. По материалам учебных пособий физического факультета МГУ и других вузов, посвященных физическому практикуму, по материалам публикаций в различных журналах, в том числе в реферативном журнале «Физика», на физическом факультете МГУ созданы книги [5, 6], в которых собрана информация о лабораторных работах по механике и молекулярной физике, опубликованных за прошедшие сто лет. В настоящей статье представляется книга [7], в которой описаны опубликованные за эти годы лабораторные работы по электричеству и магнетизму.

Статья посвящена образованию и накоплению локальных повреждений в зоне вынужденной эластичности перед фронтом трещины разрушения в полимерах и композитах на их основе. Описан механизм образования микрополостей перед фронтом трещины, а также механизм распада слабых узлов несущего каркаса материала. Получено кинетическое уравнение распада слабых узлов несущего каркаса и рассчитано время распада узла.

Предложен алгоритм конечно-элементного решения трехмерной задачи нелинейной теории упругости при конечных деформациях для двух моделей: так называемой модели A и неогуковской модели. Алгоритм представляет собой модификацию метода Боне, основанного на использовании слабой вариационной формулировки задачи теории упругости в приращениях в актуальной конфигурации. Приведены примеры численного решения задачи о больших деформациях одноосного растяжения бруса в трехмерной постановке. Проведено сравнение конечно-элементных расчетов с известными аналитическими решениями, которое показало очень высокую точность предложенного алгоритма численного решения. Численные расчеты проведены на основе авторских комплексов программного обеспечения, в том числе авторской реализации метода Холецкого с использованием деревьев исключения для решения систем линейных уравнений большой размерности.

Приведены результаты анализа погрешностей, вносимых в формирование граничных условий на внешней границе пограничного слоя, полученные использованием широко применяемого на практике приближенного подхода к решению данной проблемы. Предложена модификация этого приближенного подхода, которая позволяет существенно снизить уровень соответствующих погрешностей счета.

В статье дано подробное описание основных квантовых объектов нанотехнологий: квантовых точек, углеродных нанотрубок и графена. Изучение квантовых явлений, определяющих уникальные свойства этих объектов, приобретение навыков их исследования и использования в практических целях составляет основную задачу подготовки студентов технических университетов к работе в наиболее перспективных направлениях современной науки и техники. В статье описаны методы получения квантовых точек, их физические свойства, а также свойства углеродных нанотрубок и графена. Значительное внимание уделено анализу уже существующего практического применения квантовых объектов нанотехнологий и обсуждению его широких перспектив. Отмечается, что необходимым условием успешного освоения нанотехнологий в нашей стране является изучение студентами квантовых явлений в курсе физики технических учебных заведений.

Предложен комплекс инженерных методик для расчета параметров теплового и механического действия ионизирующих излучений планковского спектра с эффективными температурами Teff = 1…10 кэВ на гетерогенные преграды в воздухе. Комплекс предназначен для использования в многовариантных расчетах при поиске рациональных параметров композитных конструкций с защитными гетерогенными покрытиями.