ФИЗИКА

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.

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.

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.

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

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

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.

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.

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

Практикум содержит теоретические и практический материал для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Математические методы теории сигналов». Предназначен для студентов специальности «Информационная безопасность автоматизированных систем», изучающих дисциплину «Математические методы теории сигналов»

Монография посвящена теоретическим методам моделирования динамических процессов в аэродисперсных системах. Материал может использоваться при разработке численных моделей и методов, а также для анализа и решения конкретных проблем в области экологии и безопасности.

Монография ведущих специалистов Института физики взрыва ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" представляет собой последовательное изложение экспериментальных методов исследования физических, механических и оптических свойств конденсированных сред, подвергнутых ударно-волновому воздействию. Описаны методы изучения детонации конденсированных ВВ, ударного сжатия и адиабатического расширения веществ, распространения и структуры ударных волн. Большое внимание уделено вопросам прочности и разрушения твердых тел динамическими нагрузками. Представлены схемы постановки опытов, методы диагностики и регистрации процессов, происходящих в твердых телах. Приведены конкретные результаты исследования этих процессов. Кратко изложены основополагающие сведения из механики сплошных деформируемых сред в объеме, необходимом для анализа опытных данных.

В книге обсуждаются вопросы, связанные с разработкой и применением уникальных устройств - взрывных магнитокумулятивных генераторов сверхсильных магнитных полей. Описываются содержание и результаты многолетней работы в РФЯЦ-ВНИИЭФ по развитию предложенной А.Д. Сахаровым идеи магнитной кумуляции энергии взрывчатых веществ до уровня физического метода получения магнитных полей многомегагауссного диапазона. Приведены описания и параметры физических приборов - каскадных генераторов МК-1 10- и 20-мегагауссного диапазонов. Рассмотрены способы применения созданных приборов в систематических исследованиях в различных областях физики экстремального состояния вещества.

В первом томе книги рассматриваются основные понятия магнитной кумуляции и история развития работ по этой тематике. Проанализировано состояние работ по различным типам генераторов: спиральным, коаксиальным, дисковым, спирально-дисковым, шинным и плоским, витковым и др. Рассмотрены также различные источники начальной энергии для магнитокумулятивных генераторов.

Построена математическая модель описания макроразрушенияя сталей и сплавов для простых процессов гармонического нагружения. Гипотеза учитывает основные закономерности развития макроразрушения металлов при сложном напряженном состоянии, установленные экспеериментально-теоретически

Проведен расчет температурного поля трибосистемы тормозной диск − колодка. Для расчета температурного поля использован метод конечного элемента с применением современного компьютерного пакета. Основное внимание уделено наличию каналов в структуре диска. Проанализировано влияние величины каналов на тормозящий момент и степень прогрева системы. Предложена аппроксимация функции температуры системы по времени

Изложен новый способ построения определяющих соотношений упругого материала при больших деформациях, который можно назвать механико-геометрическим моделированием. Этот способ существенно отличается от распространенного формально-аналитического метода, основанного на полиномиальной аппроксимации удельной энергии как функции тензора деформации. Предложенный подход применен к построению конкретной модели изотропного нелинейно-упругого материала. Проведен анализ свойств полученной потенциальной энергии деформации материала

Рассмотрены вопросы исследования роторно-наклонного механизма методом конечных элементов и его рациональная конструкция для разработки грунтов повышенной прочности и повышения надежности самого механизма

Проведено сравнение микроморфологической структуры и получено статистически значимое распределение по размерам микрофибрилл растительной и бактериальной целлюлозы. Морфологические особенности структуры микрофибрилл определяли с применением сканирующего электронного микроскопа Sigma VP ZEISS и атомно-силового микроскопа Multimod 8 Bruker. Информативность снимков с наименьшей степенью деформации микрофибрилл была достигнута за счет скалывания образца древесины, что позволило визуализировать отдельные фибриллы или их пучки. Для раскрытия лигногемицеллюлозной матрицы, искажающей изображение микрофибрилл древесины на снимках, применен гидролиз гемицеллюлоз путем кратковременного нагрева древесины в воде до температуры 235 °С. Снимки бактериальной целлюлозы получены без предварительной пробоподготовки образцов. Показано, что поперечные размеры микрофибрилл не зависят от слоя клеточной стенки, в котором они локализованы, и практически одинаковы для древесных и травянистых однолетних растений (при среднем значении 27 нм для можжевельника). Поперечный размер микрофибрилл бактериальной целлюлозы в среднем составил 34 нм при отсутствии строгой ориентации элементов надмолекулярной структуры, что характерно и для одной из основных структурных частей клеточной стенки растений – первичной стенки. Бимодальный характер кривой распределения размеров микрофибрилл бактериальной целлюлозы показывает способность микрофибрилл к параллельной укладке. Учитывая статистически близкое распределение размеров микрофибрилл целлюлозы растительного и бактериального происхождений, а также аналогичное кристаллическое строение образцов, можно предположить наличие идентичных этапов биосинтеза слоя S2 в растениях и бактериальной целлюлозе.

Показана возможность теоретического определения упругих характеристик нанокомпозитов и их компонентов на примере композиции Ni–углеродная нанотрубка. Получено удовлетворительное соответствие расчетов и результатов эксперимента. Разработанный метод можно использовать для компьютерного моделирования моно- и поликристаллических материалов в условиях отсутствия экспериментальных данных

Приведены условия задач для выполнения контрольных работ, содержатся краткий теоретический материал и примеры решения задач по теме "Колебания и волны. Оптика. Элементы квантовой механики, атомной и ядерной физики". Приведена разбивка задач по вариантам

Приведены условия задач для выполнения контрольных работ, содержатся краткий теоретический материал и примеры решения задач по теме "Механика". Приведена разбивка задач по вариантам