Инфоурок Физика Другие методич. материалыК 70 - летию Великой Победы. Вставки на уроке

К 70 - летию Великой Победы. Вставки на уроке

Скачать материал

К 70 - летию Великой Победы

Вставка на уроке физики

Советские физики самым непосредственным образом исполнили свой патриотический долг помощи фронту

      Великая Отечественная война всколыхнула весь советский народ, в том числе и людей, занимающихся наукой, и, конечно, физиков. Всем понятно, что значительную роль в создании современного оружия играет техника, основой которой служит физическая наука.

      Разумеется, крупные военно-научные проблемы решаются заранее, но это требует немалого времени. Однако некоторые вопросы, связанные с усовершенствованием военной техники, нужно и можно было решать и во время войны, в относительно короткие сроки.

      Из крупных разработок, подготовленных до войны и потребовавших нескольких лет, прежде всего следует назвать радиолокацию. Сама идея радиолокации очень проста. Она заключается в том, что электромагнитные волны, достигая металлических объектов, отражаются от них, и по отраженным волнам можно, по крайней мере принципиально, определить положение объекта в любой момент времени. Само это явление обнаружил основоположник радиотехники А. С. Попов, заметивший, что проходящие корабли мешали передаче радиосигналов. От идеи до технического ее воплощения лежал огромный путь, который еще предстояло пройти. Дел в том, что радиоволны, достигшие поверхности металлического объекта, отражаются назад в ничтожной степени, потому что часть из них поглощается, остальные же рассеиваются объектом во все стороны. В приемник отраженных радиоволн попадает лишь малая часть энергии, первоначально направленной на изучаемый объект, скажем, самолет. И вот эту ничтожную часть надо было суметь зарегистрировать.

      Первая попытка технического решения этой задачи относится к началу тридцатых годов. Затем в течение нескольких лет техника развивалась, совершенствовалась, и уже в 1939 г. нашей армией был принят на вооружение РУС- радиоулавливатель самолетов. Вскоре была решена задача совмещения в одной станции источника электромагнитных волн и приемника отраженных волн. Она была названа РЛС -радиолокационной станцией, и, насколько мне известно, научный приоритет, т.е. первенство, в ее разработке принадлежит именно советским физикам.

      Нынешние РЛС сильно отличаются от тех, что применялись в начале Великой Отечественной войны, по той простой причине, что тогда еще не была разработана полупроводниковая техника, все делалось на лампах - и генераторах, и приемники. На полупроводниковые системы перешли уже во время войны. Такие радиолокаторы можно было уже тогда устанавливать и на самолетах, а не только на земле. Это позволило вести ночной бой, т.е. "видеть" вражеский самолет в темноте.

      Успешное использование радиолокаторов для обнаружения движущихся военных объектов - самолетов, кораблей и т.д. - сыграло огромную роль в военном деле и способствовало нашей победе.

      Примерно такая же судьба сложилась у метода защиты военных кораблей от вражеских магнитных мин. Напомню вкратце саму идею таких мин и как можно было от них защищаться. Известно, что земной шар создает вокруг себя магнитное поле. Оно небольшое по величине, всего около десятитысячной доли теслы. Однако его достаточно, чтобы ориентировать стрелку компаса по своим силовым линиям. Если в этом поле находится массивный предмет, например корабль, и железа (вернее, стали) в нем много, несколько тысяч тонн, то магнитное поле концентрируется и может увеличиться в несколько десятков раз.

      С одной стороны, для навигации с использованием компаса в качестве указателя направления движения корабля это мешает. Корабль искажает истинное направление земного магнитного поля, приходится учитывать влияние стального корпуса на компас. Но, с другой стороны, это усиленное кораблем магнитное поле может проявиться и таким образом.

      Оно способно привести в действие какой-нибудь механизм, поворачивающийся под влиянием магнитной силы и замыкающий электрическую цепь. В эту силу цепь можно включить детонатор, погруженный во взрывчатое вещество мины. Такие магнитные мины отличаются от обычных, на которые корабль непосредственно натыкается и этим вызывает взрыв, чем, что лежат на дне моря и взрываются на расстоянии - под действием лишь магнитного поля корабля.

      Было известно, что эти мины разрабатывались во многих странах, и, вероятно, находились в распоряжении военно-морских сил фашистской Германии. Задача по борьбе с магнитными минами была поставлена за несколько лет до начала войны в Ленинградском физико-техническом институте. Требовалось "размагнитить" корабли, чтобы ликвидировать усиленное ими магнитное поле. Каким путем?

      На корабле специальным способом располагались большие катушки из проводов, по которым пропускался электрический ток. Он порождал магнитное поле, компенсирующее поле корабля, т.е. поле прямо противоположного направления. К началу войны проблема была научно решена, и ее надо было перевести на технические ресурсы, т.е. создать такие устройства на действующих кораблях советского флота.

      Это было очень быстро организованно. Все боевые корабли подвергались в портах "антимагнитной" обработке и выходили в море размагниченными. Тем самым были спасены многие тысячи жизней наших военных моряков. Понятно, что для такой работы потребовались знания физиков, хорошие физические лаборатории, что и предопределило их успех.

      Перед войной была решена еще одна задача, казалось бы, не имевшая непосредственного отношения к военным действиям, однако ее решение оказало существенное влияние на технику.

      В военное время расходуется очень много алюминия- для самолетов, меди - для снарядов. Эти материалы получают электролитическим путем. И если их производят в больших количествах, то через электролитическую ванну проходят токи, достигающие десятков тысяч ампер. Так вот, на одном из алюминиевых заводах, который запускали перед войной, и предполагалось использовать такие большие токи. Обычный способ измерения токов шунтами не годился, шунты были рассчитаны максимум на 10000 А. Чтобы ток можно было регулировать, надо было придумать способ его измерения, не имея шунов.

      Тут без физических знаний нельзя было обойтись. Ясно, что когда по проводнику проходит такой большой ток, то созданное им магнитное поле тоже довольно велико. Измерив поле, мы узнаем, каков ток. К сожалению, форма проводов была не цилиндрической, это был ряд прямоугольных шин, сложенных параллельно. И связь магнитного поля с током, протекающим по такому проводнику, было очень трудно установить, готовых формул не было.

Тем не менее физикам удалось провести расчеты и разработать прибор, который сначала на модели, а потом непосредственно на заводе позволял промерять поле и ток. Таких приборов нужно было немного, всего несколько десятков экземпляров, и их изготовили прямо в лаборатории в течение сравнительно небольшого времени.

      Перед самым началом войны завод был отрегулирован, пущен, впервые на нем применяли гигантские токи, а продукция его шла на авиазаводы. И здесь помощь физиков оказалась очень полезной.

До сих пор речь шла о "заблаговременных" работах. Однако я упоминал о вопросах, которые можно было решать и во время войны. Например, на одном из крупных уральских заводов, выпускавшем артиллерийские снаряды, значительная часть продукции браковалась. Снаряды не должны были разрываться до вылета из ствола орудия. Поэтому каждый из них проверялся, и если имелся хоть маленький дефект, снаряд браковали: военные приемщики действовали по строгим инструкциям.

     Группа уральских физиков, побывавших на этом заводе, заметила сравнительно большие склады с негодной продукцией и заинтересовалась, действительно ли это брак, который может привести к преждевременному разрыву снарядов. По каким признакам велась отбраковка? Оказалось, что на глаз, по внешнему виду снаряда. Однако сталь, из которой делали снаряды, легко намагничивается, и сколько-нибудь значительный дефект может быть обнаружен чисто магнитным путем. Магнитная характеристика изделия очень чувствительна ко всяким нарушениям его целостности, стабильности структуры.

      И вот ученые исследовали магнитные характеристики бракованных снарядов и выяснили, что многие поверхностные, видимые глазом дефекты в толщу снаряда не проходят. Никакого вреда, никакого уменьшения прочности снаряда они не вызывают. Предложили вместо внешнего осмотра производить отбраковку, пользуясь приборами, которые позволяли снять своего рода топографию магнитного поля снаряда. По этой картине силовых линий магнитного поля можно было судить, есть ли заслуживающие внимания дефекты.

      Такие приборы были разработаны, и ими стали пользоваться непосредственно на предприятиях. Этому помогли крупные достижения наших физиков, специалистов по магнетизму. На заводах, изготовляющих снаряды, им были очень благодарны, поскольку значительная часть ранее забракованных снарядов была возвращена в число действующих. Практически увеличение выпуска снарядов произошло бесплатно, за счет уменьшения кажущегося брака.

      Метод стал широко распространен, и сейчас, как вы, например, слышали, существует специальная техническая наука, называемая магнитной дефектоскопией. Она позволяет обнаружить дефекты в готовых изделиях по их магнитным характеристикам.

      Тот же самый принцип- исследование магнитного поля стальных изделий - был использован на одном из уральских заводов, выпускавших танковые двигатели. Важнейшая часть двигателя - коленчатый вал, шейки которого вращаются в подшипниках. Эти шейки должны быть изготовлены с большой точностью. Они делаются из каленой стали и шлифуются на специальных станках.

      Тогда еще не было станков с числовым управлением, все делалось вручную, и рабочий - шлифовщик часто останавливал станок и измерял диаметр шейки. Ведь если он снимет лишний слой стали, уменьшит размеры - деталь пойдет в брак. Из-за таких частых остановок производительность станка, естественно, использовалась не полностью.

Уральские физики придумали неплохой способ непрерывного измерения диаметра шейки без остановки шлифовального станка. Для этого вблизи обтачиваемой шейки ставился небольшой прибор, реагирующий на магнитное поле шейки.

       Оно, разумеется, зависит от расстояния между прибором и поверхностью шейки. По мере сошлифовывания, уменьшения диаметра детали,    менялись и показания прибора. Нужно было только наблюдать за его стрелкой и по достижении ею определенной метки на шкале останавливать станок и снимать деталь - все без промежуточных измерений.

      Такие приборы непрерывного действия были установлены в больших цехах, где изготовлялись коленчатые валы. Производительность шлифовальных станков резко возросла. Значит, увеличилось число выпускаемых двигателей и, соответственно, танков. Это прямо способствовало  росту военной техники на полях сражений. Так во время войны в течение нескольких месяцев была решена очень важная задача.

       Еще один пример. Перед знаменитой битвой на Курской дуге в 1943 г. немцы стали выпускать новые типы танков - "Пантеры" и "Тигры". Это были танки с резко усиленной броней, которую обычные снаряды пробивали с трудом или вообще не пробивали. За несколько месяцев до битвы нашим войскам удалось захватить несколько таких танков и установить, насколько прочна их броня. Чтобы пробить ее, надо было придумать снаряды с улучшенными характеристиками. Эта задача была поручена нашим металловедам в одном из институтов Москвы.

       Хорошо известно, что для увеличения твердости стали следует добавить в нее вольфрам. Однако он плавится при очень высокой температуре, обычная технология выплавления такой стали очень трудна. Организовать в массовом масштабе выплавку вольфрамистой стали было невозможно, промышленность не была к это подготовлена. И вот сотрудники института предложили изготовить головки снарядов из металлического порошка с добавлением порошка вольфрама. Мелкий порошок довольно хорошо спекается при большой температуре. С помощью методов порошковой металлургии такие головки были сделаны. и они оказались необычайно прочными.

       Испытания, проведенные с новыми снарядами, показали, что они с легкостью пробивают самую толстую броню "Тигров" и "Пантер". Массовое производство снарядов с головками из вольфрамистой стали было налажено довольно быстро. И когда на Курской дуге наши артиллеристы встретились с немецкими танками, стало ясно, что планы гитлеровского командования, связанные с неуязвимостью новой техники, провалились. Советские снаряды "внесли" свой вклад в сокрушительное поражение немецких войск.

       Ну и, конечно, физики не остались в стороне от задачи упрочнения брони наших танков. В Советском Союзе физика твердого тела получила широкое развитие, особенно в Ленинградском физико-техническом институте. Директор ЛФТИ академик А. Ф. Иоффе с сотрудниками занимались изучением специальных сталей, в том числе  и таких, из которых делается броня.

       Поэтому неудивительно, что знания и опыт этих физиков были использованы во время войны. Броня наших танков была в значительной степени усилена и отвечала, пожалуй, самым высоким требованиям науки и техники военного времени. Таким образом, специалисты в области физики металлов непосредственно участвовали в создании грозного оружия Советской Армии, наших бронетанковых сил.

      Думаю, что будет интересен короткий рассказ о сухопутных магнитных минах. В начале войны к ученым обратились представители инженерных войск с просьбой выяснить, нельзя ли разработать подобную мину не для кораблей, а для танков. Танк, конечно, весит много меньше корабля, десятки тонн. Возможно, его магнитное поле не очень велико. Надо было проверить.

       Эта работа была сделана на Урале. Физикам предоставили несколько танков. Провели измерения магнитного поля под ними на разных глубинах. Оказалось, что поле довольно заметное, и можно было попробовать применить магнитный механизм для подрыва танков. Однако ставилось важное дополнительное требование: сама мина должна содержать как можно меньше металла. Ведь к тому времени уже были разработаны миноискатели.

        Потребовалось придумать специальный сплав для своеобразной стрелки "компаса", замыкающей цепь, содержащую небольшую батарейку, сплав, легко намагничивающийся под действием поля танка. В результате работы суммарное количество металла ограничивалось 2-3 г на одну мину, а магнитик из сплава был настолько хорош, что позволял подорвать не только танк, но и автомашину. Что уж говорить о паровозах...

        Нельзя не сказать и о физической задаче огромной важности, которую решили физически, оставшиеся во время блокады в Ленинграде. Как известно, довольно долго единственным путем, связывающим город со страной, была Дорога Жизни, проложенная по льду Ладожского озера. Вопрос  заключался в том, можно ли и в каких масштабах проводить по дороге грузы ранней зимой или весной, когда озеро только что замерзло или лед начал подтаивать. Нужно было непосредственно измерять прочность льда, указывать, какой груз он может выдержать.

         Ленинградские физики вместе с гидрологами и моряками проделали замечательную работу, с блеском решив эту задачу. Они нашли способ определения прочности ледяного покрова. Прямо на месте, в разных точках Ладожского озера днем и ночью проводились измерения. Именно ими практически руководствовались, выясняя, на каком расстоянии, с каким грузом должны двигаться машины. Без этих указаний было бы много аварий, погибло бы много людей, город недополучил бы продовольствия и боеприпасы. Это пример добросовестной и интенсивной работы в сложных условиях.

       Конечно, можно было бы еще рассказать о помощи, которую оказывали физики фронту. Но думаю, что приведенных примеров достаточно, чтобы убедительно показать, как ученые содействовали успеху наших вооруженных сил.

      Трудно в небольшой статье говорить и о других науках, занятых военным делом. Упомяну только, что советская школа физико - химиков, возглавляемая Н. Н. Семеновым, долгое время занималась изучением процессов горения и взрыва. Во время войны этим ученым пришлось использовать накопленный багаж знаний для прямых военных целей, активно способствовать нашей исторической победе.

        После войны немцы признали, что наши наука и техника были на высоте требований, которые предъявило время. И действительно, советские ученые, в частности физики, самым непосредственным образом исполнили свой патриотический долг помощи фронту.

Просмотрено: 0%
Просмотрено: 0%
Скачать материал
Скачать материал "К 70 - летию Великой Победы. Вставки на уроке"

Методические разработки к Вашему уроку:

Получите новую специальность за 3 месяца

Социальный работник

Получите профессию

Интернет-маркетолог

за 6 месяцев

Пройти курс

Рабочие листы
к вашим урокам

Скачать

Скачать материал

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

6 626 146 материалов в базе

Скачать материал

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

  • Скачать материал
    • 25.12.2015 512
    • DOCX 26.7 кбайт
    • Оцените материал:
  • Настоящий материал опубликован пользователем Коршунова Наталья Николаевна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

    Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

    Удалить материал
  • Автор материала

    Коршунова Наталья Николаевна
    Коршунова Наталья Николаевна
    • На сайте: 8 лет и 3 месяца
    • Подписчики: 0
    • Всего просмотров: 4054
    • Всего материалов: 5

Ваша скидка на курсы

40%
Скидка для нового слушателя. Войдите на сайт, чтобы применить скидку к любому курсу
Курсы со скидкой

Курс профессиональной переподготовки

Бухгалтер

Бухгалтер

500/1000 ч.

Подать заявку О курсе

Курс повышения квалификации

Особенности подготовки к сдаче ОГЭ по физике в условиях реализации ФГОС ООО

36 ч. — 180 ч.

от 1700 руб. от 850 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 76 человек из 33 регионов

Курс повышения квалификации

Теоретическая механика: векторная графика

36 ч. — 180 ч.

от 1580 руб. от 940 руб.
Подать заявку О курсе

Курс повышения квалификации

Информационные технологии в деятельности учителя физики

72/108 ч.

от 2200 руб. от 1100 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 118 человек из 46 регионов

Мини-курс

Социальная и поведенческая психология

6 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 24 человека из 13 регионов

Мини-курс

Социальные и правовые аспекты эпохи Просвещения: влияние на образование сегодня

4 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе

Мини-курс

Специальная реабилитация: помощь детям с особыми потребностями

4 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе