Инфоурок / Физика / Другие методич. материалы / К 70 - летию Великой Победы. Вставки на уроке
Обращаем Ваше внимание: Министерство образования и науки рекомендует в 2017/2018 учебном году включать в программы воспитания и социализации образовательные события, приуроченные к году экологии (2017 год объявлен годом экологии и особо охраняемых природных территорий в Российской Федерации).

Учителям 1-11 классов и воспитателям дошкольных ОУ вместе с ребятами рекомендуем принять участие в международном конкурсе «Я люблю природу», приуроченном к году экологии. Участники конкурса проверят свои знания правил поведения на природе, узнают интересные факты о животных и растениях, занесённых в Красную книгу России. Все ученики будут награждены красочными наградными материалами, а учителя получат бесплатные свидетельства о подготовке участников и призёров международного конкурса.

ПРИЁМ ЗАЯВОК ТОЛЬКО ДО 15 ДЕКАБРЯ!

Конкурс "Я люблю природу"

К 70 - летию Великой Победы. Вставки на уроке




Московские документы для аттестации!

124 курса профессиональной переподготовки от 4 795 руб.
274 курса повышения квалификации от 1 225 руб.

Для выбора курса воспользуйтесь поиском на сайте KURSY.ORG


Вы получите официальный Диплом или Удостоверение установленного образца в соответствии с требованиями государства (образовательная Лицензия № 038767 выдана ООО "Столичный учебный центр" Департаментом образования города МОСКВА).

ДИПЛОМ от Столичного учебного центра: KURSY.ORG


библиотека
материалов

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.

Самые низкие цены на курсы переподготовки

Специально для учителей, воспитателей и других работников системы образования действуют 50% скидки при обучении на курсах профессиональной переподготовки.

После окончания обучения выдаётся диплом о профессиональной переподготовке установленного образца с присвоением квалификации (признаётся при прохождении аттестации по всей России).

Обучение проходит заочно прямо на сайте проекта "Инфоурок", но в дипломе форма обучения не указывается.

Начало обучения ближайшей группы: 20 декабря. Оплата возможна в беспроцентную рассрочку (10% в начале обучения и 90% в конце обучения)!

Подайте заявку на интересующий Вас курс сейчас: https://infourok.ru


Общая информация

Номер материала: ДВ-287587
Курсы профессиональной переподготовки
133 курса

Выдаем дипломы установленного образца

Заочное обучение - на сайте «Инфоурок»
(в дипломе форма обучения не указывается)

Начало обучения: 20 декабря
(набор групп каждую неделю)

Лицензия на образовательную деятельность
(№5201 выдана ООО «Инфоурок» 20.05.2016)


Скидка 50%

от 13 800  6 900 руб. / 300 часов

от 17 800  8 900 руб. / 600 часов

Выберите квалификацию, которая должна быть указана в Вашем дипломе:
... и ещё 87 других квалификаций, которые Вы можете получить

Похожие материалы

Получите наградные документы сразу с 38 конкурсов за один орг.взнос: Подробнее ->>