Ломоносовские чтения. История и современность физики

РОССИЙСКАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ АКАДЕМИЯ (Россия, Москва) ГОУ ВПО «ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ДНР, Донецк) Факультет металлургии и теплоэнергетики Кафедра физики Проблемная научно-исследовательская лаборатория взаимодействия водорода с металлами и водородных технологий (ПЛВМ-ВТ)

Посвящается 75-летию ВЕЛИКОЙ ПОБЕДЫ

«Ломоносовские чтения.

ИСТОРИЯ И СОВРЕМЕННОСТЬ ФИЗИКИ» (ИСОФ–2020) Вузовская студенческая конференция 25 апреля 2020 года

ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ

Донецк – 2020

УДК 53.043:008(063) Сборник тезисов докладов Вузовской студенческой конференции «Ломоносовские чтения. История и современность физики» (ИСОФ–2020), Донецк, 25 апреля 2020 г. – Донецк: ГОУ ВПО «ДонНТУ», 2020.– 89 с. Сборник тезисов докладов конференции, посвященной 75-летию Великой Победы, содержит тезисы докладов по следующим направлениям: вклад советских ученых в Великую Победу; знаменитые ученые прошлых столетий; достижения современной физики и прогнозы на будущее; «Водородный клуб»: водородная энергетика; альтернативная энергетика. Конференция была проведена в дистанционном режиме. В сборник включены тезисы докладов более 70 участников из Донецка, Макеевки, Республики Беларусь. Образованному человеку ХХI века недостаточно быть высококлассным специалистом в своей узкой области. Очень важно стать широко эрудированным человеком, знающим и мировую историю, и отечественную историю науки и техники. Сборник будет полезен студентам, учащимся техникумов, лицеев и школ, интересующимся физическими проблемами естествознания, изучающим не только современные аспекты развития науки, но и почитающим ее исторические пути развития. Под редакцией профессора В.А. Гольцова

© ДонНТУ, 2020 2

ПОЧЕТНЫЙ КОМИТЕТ

Аноприенко А.Я., Ректор ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет» Гусев Б.В., Президент Российской инженерной академии (РИА) Иванов Л.А., Главный ученый секретарь РИА Борщевский С.В., проректор по научной работе ДонНТУ Навка И.П., проректор по научно-педагогической работе ДонНТУ Джура С.Г., начальник международного отдела ДонНТУ Сотников А.Л., начальник научно-исследовательской части ДонНТУ Попов В.А., начальник учебно-методического управления ДонНТУ Гавриленко Б.В., начальник учебного отдела ДонНТУ Сафьянц С.М., декан факультета металлургии и теплоэнергетики ДонНТУ Кочура В.В., заместитель декана ФМТ по научной работе ДонНТУ ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ КОМИТЕТ Гольцов В.А. Логинова Е.Н. Тараш В.Н. Котельва Р.В.

– председатель, зав. кафедрой физики, профессор – зам. председателя, доцент – зам. председателя, старший преподаватель – зам. председателя, ассистент

Члены оргкомитета: Волков А.Ф.

– профессор Ветчинов А.В. – доцент Глухова Ж.Л.

– доцент Лумпиева Т.П. – доцент Гольцова Л.Ф. – ведущий инженер Малашенко Т.И. – старший преподаватель Савченко Т.А. – старший преподаватель Савченко Е.В. – старший преподаватель Додонова Е.В. – ассистент Щеголева Т.А. – ассистент

3

ВСТУПИТЕЛЬНОЕ СЛОВО Глубокоуважаемые участники и гости Вузовской студенческой конференции ИСОФ-2020 «Ломоносовские чтения. История и современность физики»! ДОБРО ПОЖАЛОВАТЬ! Разрешите приветствовать вас в Донецком национальном техническом университете (ГОУ ВПО «ДонНТУ») – старейшем вузе Донбасса, готовящем техническую и интеллектуальную элиту ХХI века на самом высоком мировом уровне. ДонНТУ имеет свои традиции, неразрывно связанные с традициями нашего индустриального края, и в то же время открытые для всего лучшего, что накопила мировая практика в высшем техническом образовании, науке и технике. К таким традициям можно отнести и ежегодную студенческую конференцию «Ломоносовские чтения. История и современность физики», которая проводится ДонНТУ и Российской инженерной академией в соответствии с нашим Договором о сотрудничестве. По сложившейся традиции в настоящей конференции принимают активное участие десятки молодых людей, которые, несомненно, думают о своем будущем; думают о дипломе не только как о практически полезном документе, но, прежде всего, заботятся о получении за время учебы высококлассных знаний широкого спектра. Эта мысль сознательно повторяется во вступительном слове каждой нашей студенческой конференции. И действительно, диплом как документ – это одно, а истинная квалификация человека – это нечто другое. Образованному человеку ХХI века недостаточно быть высококлассным специалистом в своей (обычно довольно узкой) области. Очень важно стать широко эрудированным, т.е. действительно образованным человеком, знающим и мировую историю, и отечественную историю науки и техники. Глубокоуважаемые организаторы, участники и гости конференции, все мы можем гордиться тем, что наше настоящее общественно-научное мероприятие посвящено 75-летию ВЕЛИКОЙ ПОБЕДЫ советского народа, великой победе СССР над нацизмом. Дорогие юные коллеги, в заключение разрешите пожелать вам полноценного участия в нашей научной конференции.

Академик Б.В. Гусев, Президент РИА, академик МИА, член-корреспондент РАН

Профессор В.А. Гольцов, академик РИА, заведующий кафедрой физики ДонНТУ, научный руководитель ПЛВМ-ВТ 4

Секция 1 ВКЛАД СОВЕТСКИХ УЧЕНЫХ В ВЕЛИКУЮ ПОБЕДУ

5

Из истории ГОУ ВПО «ДонНТУ» http://donntu.org/muzey В мае 1941 года в Донбассе широко отмечали 20-летний юбилей Донецкого индустриального института (так тогда назывался наш ДонНТУ, более известный в народе как ДПИ). За заслуги в деле подготовки высококвалифицированных инженерно-технических кадров для угольной и других отраслей промышленности ДИИ был награжден орденом Трудового Красного Знамени, а ряд преподавателей – орденами и медалями. В июне 1941 года с началом Великой Отечественной войны студенты старших курсов ДИИ были мобилизованы на фронт. В августе около 1500 студентов, преподавателей и служащих ДИИ были направлены на строительство оборонительных укреплений. Готовилась группа бойцов «невидимого фронта» – партизан и подпольщиков. Оставшаяся часть студентов, преподавателей и оборудования ДИИ были эвакуированы на восток в Прокопьевск – центр угольной промышленности Кузбасса. С февраля 1942 года начались занятия студентов ДИИ в Прокопьевске, с ними работали 101 преподаватель, в том числе 6 профессоров и 29 доцентов. Была возобновлена научно-исследовательская работа. Весной 1942 года состоялся выпуск шести инженеров. К началу нового 1942–1943 учебного года в сентябре в Прокопьевске обучалось более 400 студентов. Институту было передано благоустроенное здание и оборудование для лабораторий и кабинетов из других вузов.

8 сентября 1943 года наш город был освобожден от фашистов. Город стоял в руинах, восстанавливали его всем миром. Всю осень силами студентов и преподавателей проводились восстановительные работы разрушенных учебных корпусов и общежитий. Уже в декабре около 700 студентов первых двух курсов приступили к занятиям в частично восстановленном третьем учебном корпусе. Летом 1944 года более 650 студентов трудились над восстановлением института. Большинство студентов были бывшими фронтовиками. Все они ходили в гимнастерках с боевыми орденами на груди. Многие из них к своим боевым орденам добавили почетную медаль «За доблестный труд в Великой Отечественной войне». В октябре 1944 года основной состав ДИИ, находившийся в Кузбассе, возвратился в Донецк. Наступил победный май 1945 года – радость и слезы. Многие студенты после войны не возвратились в институт. Среди бывших воспитанников ДИИ шестеро удостоены высокого звания Героя Советского Союза. Возле третьего учебного корпуса ДонНТУ сооружен памятник студентам, преподавателям и сотрудникам, погибшим в годы Великой Отечественной войны. Мы о них помним. Ушло из жизни поколение воинов, с оружием в руках защищавших свою страну, но в памяти донецких политехников они остались символом мужества и стойкости, отваги и бескорыстного служения Отчизне. Котельва Р.В. – Зам. Председателя Оргкомитета 6

ВИДЫ ВООРУЖЕНИЯ В ГОДЫ ВОЙНЫ Никифорова А.С. Руководитель – старший преподаватель Савченко Т.А. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк an446954@gmail.com Советские ученые, конструкторы, инженеры с первых дней войны были полны решимости отдать все свои знания и силы, весь свой труд и опыт великому делу разгрома фашизма. Основное стрелковое оружие российской пехоты – автомат Калашникова. Разработка начата в 1943 году сержантом Калашниковым в госпитальной палате. «Катюши» – реактивные артиллерийские установки, выпускающие реактивные снаряды. Впервые вступили в бой 14 июля 1941 г. в Белоруссии ( под Оршей) под командой капитана Флерова. Созданию оружия предшествовала работа группы ученых и конструкторов: Н.И. Тихомирова, В. А. Артемьева, Б. С. Петропавловского, Г.Э. Лангемака, И.Т. Клейменова и других. Для совершенствования оружия было создано конструкторское бюро во главе с В. П. Барминым. ИС-2 – советский тяжёлый танк периода ВОВ, был создан в 1943 году под руководством инженера Ж. Я. Котина. Т-37А – советский малый плавающий танк, первый танк в мире с технологией “амфибия”. Они предназначались для выполнения задач связи, разведки и боевого охранения частей на марше. T-34 – самый массовый средний танк войны. В 1943 г. создана 57-мм противотанковая пушка, ствол которой почти на метр длиннее, чем у 76-мм пушки. Вследствие большой длины ствола и большого относительного веса заряда снаряд 57-мм пушки вылетал со скоростью 700 м/с и пробивал броню до 120–150 мм. Создание новой 152мм гаубицы было поручено конструкторскому бюро во главе с Ф. Ф. Петровым. В 1942–1943 гг. под руководством профессора И. И. Китайгородского разработан рецепт получения бронестекла, прочность которого в 25 раз превосходила прочность обычного стекла. Под руководством С. И. Вавилова проведены исследования, которые способствовали обеспечению нашей армии первоклассными оптическими приборами – дальномерами, стереотрубами, биноклями, перископами, прицелами. Пока существует государство, необходимо укреплять его мощь, учёные разных областей науки продолжают свою работу в этом направлении. Лучшие конструкторы всего мира трудятся над созданием военной техники, которая вбирает в себя новейшие высокие технологии, достижения физики, химии и, биологии.

7

НОВАЯ АРТИЛЛЕРИЯ ВЕЛИКОЙ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ВОЙНЫ Корижский Д.В. Руководитель – профессор, к.т.н. Волков А.Ф. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк wikrandom@gmail.com Практика истории показала огромный боевой потенциал именно дальнобойных военных средств. Вершиной этих технологий в наши дни являются континентальные баллистические ракеты. Но до их появления это место занимала артиллерия. Еще Наполеон считал её мощь наиболее значимой в боевой обстановке. И с ним трудно спорить. Позже, в 1937 году, выступая в Кремле, Сталин сказал: «Успех войны решается не только авиацией. Для успеха войны исключительно ценным родом войск является артиллерия. Я хотел бы, чтобы наша артиллерия показала, что она является первоклассной». К началу Второй мировой войны она существенно эволюционировала, её снаряды могли преодолеть до 13 км. Но принципы её действия и использования оставались прежними. Необходимость революции привела к появлению нового вида артиллерии. Сегодня мы его знаем, как РСЗО – реактивная система залпового огня. Одним из первых стал немецкий Nebelwerfer, что переводится как туманомет. Разработан был ещё в начале 1930-х годов, потому именно его по праву можно считать прародителем реактивных минометов. Выглядел он, как семь сваренных вместе труб. Туманомет стрелял осколочно-фугасными снарядами, дымовыми и газовыми шашками. В СССР тоже создавалась своя РСЗО: БМ-13 – «Катюша». Разработка «Катюши» велась в период с 1938–1941 годы группой учёных, среди которых были Гвай, Галковский, Павленко, Попов и другие. Впрочем, «Катюшей» называли не только БМ-13, но и БМ-8, БМ-31 и многие другие похожие комплексы. Точность и дальность, правда, оказались существенно хуже, чем у орудий, вроде ЗИСов. Снаряды могли лететь всего на 8,5 км, а вес одного доходил до 22 кг. Зато свою роль сыграли скорострельность, позволявшая всего одним залпом накрыть и уничтожить приличную площадь, простота производства – для создания ракетных рельс часто использовали немного модифицированные обычные рельсы – а также мобильность такой установки. Но есть у артиллерии и одна проблема. Недостижимые для других типов оружия дальность и точность сильно ухудшались погодными условиями. Даже сопротивление воздуха ухудшает дальность полета снаряда в сравнении с вакуумом в 3,5 раза! Но её развитие привело к появлению баллистических ракет, и сегодня победа в войне решается не военной техникой, а именно этой новой артиллерией.

8

ВКЛАД УЧЁНЫХ БЛОКАДНОГО ЛЕНИНГРАДА В ВЕЛИКУЮ ПОБЕДУ Яковченко А.А. Руководитель – старший преподаватель Малашенко Т.И. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк yakovchenkoaa@mail.ru Советские научные сотрудники во время Великой Отечественной войны оказали большое влияние на успехи нашей армии, увенчавшиеся бесповоротным изгнанием немецких захватчиков с территории СССР и окончательной победой над фашизмом. Одной из наиболее трагичных страниц войны стала блокада Ленинграда, однако мало кто знает, что наряду с мужеством защищавших его фронтовиков колоссальное упорство и верность долгу проявили также ленинградские учёные, чьи разработки способствовали приближению Победы. Кропотливая работа исследователей началась ещё в первые дни войны.

13 июля 1941 г. коллектив учёных города Ленина под руководством профессора П. А. Якимова получил от Жданова приказ разработать новую, более эффективную зажигательную смесь против нацистских танков. Распоряжение было выполнено всего за три недели, и уже в августе на фронт поступили новые запалы. Они не боялись влажности и были очень простыми в производстве. Огромный вклад внёс химический факультет ЛГУ. К ноябрю 1941 года, несмотря на подступавший голод и непрерывные обстрелы, его сотрудникам удалось выполнить свыше 100 работ оборонного значения, среди них – создание средств для пропитки тканей против стойких отравляющих веществ и смеси суперфосфата с водой, предохранявшей деревянные конструкции от возгорания. Так было спасено более 90% городских чердачных перекрытий. Бригада химиков под руководством профессора И. И. Жукова была занята созданием новых средств для пропитки тканей против стойких отравляющих веществ, приготовлением эластичных смазок, делала анализы металлов и сплавов. Ряд институтов, включая Радиевый, были эвакуированы, однако многие его работники добровольно остались и продолжили свой самоотверженный труд. Было налажено производство светосоставов, необходимых для изготовления высокоточных приборов кораблей. В последствии это позитивно отразилось на боеготовности советского флота в ночных условиях и в аварийной обстановке. Творческая мысль учёных Ленинграда была настолько напряжена, что академик А. Ф. Иоффе в 1942 году писал: «Нигде, никогда я не видел таких стремительных темпов перехода научной идеи в практику, как в Ленинграде в первые месяцы войны».

9

ВКЛАД ЛЕНИНГРАДСКИХ УЧЕНЫХ В БОРЬБЕ С ФАШИЗМОМ Пойденко П.А. Руководитель – старший преподаватель Малашенко Т.И. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк paulina.poidenko@yandex.ru До войны Ленинград являлся одним из крупнейших промышленных и научных центров. В городе было более 100 научно-исследовательских институтов. Значительная часть научно-исследовательских учреждений и их сотрудников осталась в осажденном фашистами городе. Они внесли огромный вклад в организацию обороны Ленинграда. 25 июля 1941 г. в Ленинграде была создана комиссия по реализации оборонных изобретений под председательством академика Н. Н. Семёнова. Только за первые месяцы работы Комиссия рассмотрела 847 оборонных изобретений. В Ленинграде были предложены: прицел для ночного бомбометания У-2, прицел для штурмовика Ил-2, позволяющий вести стрельбу по наземным и воздушным целям из пулеметов, пушек и реактивными снарядами, граната Ф-1 с реактивной рукояткой, позволяющей поражать цели на расстоянии до 250 м и т. д. В первые дни войны перед учеными-химиками стояла сложная задача. Требовалось срочно разработать новую зажигательную смесь, необходимую для уничтожения фашистских танков. Сложное задание было выполнено учеными Сланцевого института и Института прикладной химии, создавшими в крайне сжатые сроки легковоспламеняющиеся жидкости для борьбы с танками. Сотрудники кафедры общей химии Текстильного института им. С. М. Кирова под руководством профессора П. А. Якимова за 20 дней сумели создать новую систему запала для зажигательных бутылок, обладающую высокими боевыми качествами. Эти запалы не боялись влажности, отличались простотой устройства и нашли широкое применение в действующих частях Ленинградского фронта. Группа ученых во главе с профессором Горного института А. Н. Кузнецовым завершила разработку нового вида взрывчатки с условным названием « Сигнал», в состав которой входила селитра и древесные опилки. Коллектив инженеров под руководством профессора Б. М. Аша сконструировал газогенераторную батарею для обогрева блиндажей, а коллектив Астрономического института готовил навигационные материалы летчикам и морякам. Чтобы сэкономить скудные запасы муки, с осени 1941 г. при выпечке хлеба стали применять всевозможные примеси. В ленинградском порту с довоенного времени скопилось большое количество целлюлозы, заготовленной для бумажных фабрик. Под руководством профессора В. И. Шаркова была разработана технология гидролиза целлюлозы для превращения ее в пищевой продукт.

10

КАК СОВЕТСКАЯ НАУКА СПАСАЛА БЛОКАДНЫЙ ЛЕНИНГРАД Подольхов Д.А. Руководитель – ассистент Щеголева Т.А. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк dpodolhov@yandex.ua Одним из фрагментов в истории, в котором запечатлен великий вклад советских ученых в Великую Победу, является Дорога жизни, которая поддерживала блокадный Ленинград. Эта дорога пролегала по льду замерзшего Ладожского озера. Правила движения по Дороге жизни разрабатывали не в Госавтоинспекции, а в Ленинградском физтехе (Физико-технический институт – ФТИ АН СССР). Возможности ладожского льда как дорожного покрытия исследовала группа ученых физтеха во главе с Петром Кобеко. Физики определили, как деформировался ледовый покров на озере под влиянием статических нагрузок разной величины, какие колебания происходили в нем под влиянием ветра и изменений сгонно-нагонных уровней воды, рассчитали износ льда на трассах и условия его пролома. Для автоматической записи колебаний льда ученый физтеха Наум Рейнов изобрел специальный прибор – прогибограф. Он мог регистрировать колебания льда на временном отрезке от 0,1 секунды до суток. С его помощью удалось определить причину, по которой в первые недели работы Дороги жизни ушли под лед около сотни грузовиков: проблема была в резонансе, который возникал при совпадении скорости автомобиля со скоростью ладожской волны подо льдом. Когда грузовики шли в Ленинград максимально нагруженные, лед выдерживал, а на обратном пути, когда они вывозили больных и голодных людей, т. е. имели значительно меньший груз, лед часто ломался, и машины проваливались под лед. Влияние оказывала также отраженная от берега волна и волны, создававшиеся соседними машинами. Так происходило, если полуторка двигалась со скоростью 35 км/ч. Ученые не рекомендовали также вести машины колоннами и предостерегали от обгонов на льду. При движении по параллельным трассам расстояние между грузовиками должно было быть не менее 70–80 м. В общей сложности на Дороге жизни было построено более 60 трасс. Одни предназначались для провоза техники, боеприпасы шли по другой трассе, причем с таким расчетом, чтобы в случае взрыва не повредить соседние машины. Отдельно шел вывоз раненых, детей, также отдельно ходили машины с нефтепродуктами, потому что в случае взрыва это было огромное пламя и как следствие – подтаявший лед. Помощь науки позволила сократить потери, и трассу эксплуатировали до 24 апреля 1942 года. Последние машины прошли по Ладоге при толщине льда всего 10 см.

11

ВКЛАД ЛЕНИНГРАДСКИХ ПОЛИТЕХНИКОВ В ПОБЕДУ НАД ВРАГОМ Рязанцев С.А. Руководитель – доцент, к.ф.-м.н. Глухова Ж.Л. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк sergeiry4zantsev@yandex.ru Когда в июле 1941 г. фронт приближался к Ленинграду, Президиум АН СССР принял решение об эвакуации академических институтов в Казань. Но Павел Павлович Кобеко отказался уезжать из Ленинграда. Он был назначен директором Ленинградского филиала Физико-технического института, а также членом комиссии по реализации оборонных изобретений, где занимался экспертизой и внедрением этих изобретений. К этому времени П. П. Кобеко уже имел опыт работы с оборонными заказами. Еще до войны под его руководством был создан новый материал – эскапон для изоляций высокочастотного кабеля, который использовался в военной технике. Уже в августе 1941 г. выпуск эскапона был налажен на заводе «Севкабель» и еще на нескольких заводах. Под руководством П. П. Кобеко были разработаны новые высокомолекулярные присадки-загустители для работы двигателей в зимних условиях и новые зимние смазки. Сотрудники Физтеха изготовили пластиковые «бронещиты» для самолетов, разработали метод борьбы с обледенением самолетов на аэродромах. В 1942 году П. П. Кобеко возглавил работы по размагничиваю военных кораблей. Важную роль ленинградские физтеховцы сыграли в налаживании автомобильной трассы через Ладожское озеро зимой 1941–1942 г. П. П. Кобеко в короткие сроки разработал методику изучения льда и предложил прибор, регистрирующий и записывающий колебания льда. Над созданием прибора работали также Н. М. Рейнов и Ф. И. Марей. Под руководством П. П. Кобеко были составлены таблицы деформаций льда, которые использовались не только на Ладоге, но и во время боев по прорыву блокады Ленинграда в 1943 году, для переброски техники по льду Финского залива и на Ораниенбаумском плацдарме в январе 1944 года. Во время блокады Ленинграда проявились высокие моральные качества Павла Павловича Кобеко. Бывало он отдавал часть своего пайка комунибудь из ученых, кто особенно нуждался в этом, ездил в другой конец города на велосипеде узнать, почему сотрудник не вышел на работу. Многим он просто спас жизнь. Основная проблема блокадного Ленинграда – голод. Для поддержки сил голодающих физтеховцев П. П. Кобеко разработал методику очистки олифы от солей свинца и превращения ее в очищенное льняное масло. За самоотверженный труд в годы войны П. П. Кобеко был награжден орденом Ленина, одним из первых он был награжден медалью «За оборону Ленинграда», которой очень гордился.

12

РОЛЬ СВАРОЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ВЕЛИКОЙ ПОБЕДЕ Боярчук А.Н. Руководитель – доцент, к.т.н. Гольцова М.В. Белорусский национальный технический университет, г. Минск, Республика Беларусь byarchuk@mail.ru Сварка стала основной технологией соединения металлов к середине 30-х годов прошлого столетия. Во время Великой Отечественной войны резко возросла необходимость в увеличении объемов производства боевой техники, вооружения и боеприпасов. Кроме того, эвакуация предприятий из европейской части СССР вглубь страны, на Урал и в Сибирь, предполагала использование сварки при возведении предприятий на новом месте. Поэтому, особая нагрузка легла не только на рабочих и инженеровсварщиков, но и на ученых, разрабатывавших в эвакуации принципиально новые технологические процессы. Одним из таких принципиально новых технологических процессов стала автоматическая сварка под флюсом. Она была внедрена в производство еще до начала войны. Однако с началом войны перед учеными встал вопрос о применении этого вида сварки для соединения танковой брони. За период времени в пять месяцев в 1941 году «были смонтированы и пущены в эксплуатацию девять автоматических установок для сварки отдельных узлов танков, разработан технологический процесс, смонтированы и пущены установки для скоростной сварки авиабомб, подготовлены сварщики, работающие на автоматах, и мастера-наладчики» [1]. В январе 1942 года были впервые сварены автоматически под флюсом борта танка. Результаты испытаний показали, что автоматическим образом полученные сварные швы уцелели после обстрела опытных образцов с короткой дистанции, тогда как сварные швы, произведенные ручной сваркой, во многих местах были разрушены после испытания в тех же условиях. В результате, автоматическую сварку стали применять на всех танковых заводах страны. После победы в сражении на Курской дуге летом 1943 года появилась возможность проанализировать качество сварных швов немецких танков. Оказалось, что, во-первых, сварные швы немецких танков были произведены вручную. Во-вторых, и, очевидно, это было следствием первого факта: сварные швы были сильно поражены порами. Впоследствии, по примеру СССР, сварку под флюсом начали осваивать и в США, тоже для постройки бронекорпусов танков и самоходных артиллерийских установок [1], но это произошло в самые последние месяцы войны. И приоритет в разработке автоматической сварки под флюсом навсегда останется в истории за советскими инженерами.

[1] Сварка в период Великой Отечественной войны 1941–1945 гг. https://welderhistory.livejournal.com/18471.html 13

ПРИНЦИП РАЗМАГНИЧИВАНИЯ КОРАБЛЕЙ Жуков А.С. Руководитель – доцент, к.ф.-м.н. Глухова Ж.Л. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк artemzhukoff2@gmail.com Магнитные мины срабатывают на изменение магнитного поля на несколько миллиэрстед (магнитное поле Земли около 0,5 Эрстед), поэтому усиленного железным кораблем магнитного поля Земли вполне достаточно, чтобы вызвать взрыв. Идея, положенная в основу работ по защите кораблей от неконтактных мин, состояла в размагничивании кораблей. Предполагалось, что это можно сделать путём компенсации магнитного поля корабля с помощью закреплённых на нём специальных обмоток, через которые пропускался постоянный ток. Таким образом размагничивание корабля – процесс уменьшения намагниченности корпуса корабля или судна. Этот принцип в СССР начал применяться незадолго до Второй Мировой Войны. В октябре 1938 г. был выделен для экспериментов линкор «Марат». И на этом крупнейшем корабле нашего ВМФ при помощи временной размагничивающей обмотки удалось в десятки раз уменьшить магнитное поле в непосредственной близости от киля. Работы выполняла группа научных сотрудников Физико-технического института Академии наук СССР под руководством А. П. Александрова. И. В. Курчатов, оторвавшись на время от важнейших работ по ядерной физике, предложил А. П. Александрову включить себя и сотрудников своей лаборатории в работы по размагничиванию. С 27 июня 1941 г. в Кронштадте начала работать Балтийская группа размагничивания, с 1 июля в Севастополе – Черноморская, 9 июля в Архангельске – Северная, с 14 августа во Владивостоке – Тихоокеанская. Боевая практика показала высокую эффективность разработанных методов размагничивания. Деятельность специалистов по разминированию кораблей уже в первый месяц войны свела потери наших кораблей от магнитных мин практически к нулю, а также полностью сорвала попытки закупорить наши корабли в базах и нарушить их боевую службу. На основе принципа размагничивания в наше время созданы электромагниты, которые используются для электронных замков, реле, герконов, устройств с электронно-лучевыми трубками, магнитных носителей информации и т.д. После усовершенствования современными учёными и судостроителями с успехом применяется и сейчас на всех военных судах. Принцип размагничивания намагниченных тел при воздействии на них переменным магнитным полем, напряженность которого уменьшается от максимального значения до нулевого, находит все новые и новые области применения. Ведь прогресс не стоит на месте.

14

РАЗВИТИЕ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ В ПЕРИОД ВЕЛИКОЙ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ВОЙНЫ Яковлев М.Ю., Бражников В.А. Руководитель – доцент, к.ф.-м.н. Глухова Ж.Л. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк brazhnikov_vitalik@mail.ru Во время Второй мировой войны американские физики и инженеры начали гонку вооружений с нацистской Германией по разработке первой атомной бомбы. Их секретная деятельность, которая продолжалась с 1942 по 1945 год, была известна как Манхэттенский проект. Правительство СССР не могло проигнорировать такой факт, как обретение сверхоружия Соединенными Штатами. Началась гонка вооружения между главенствующими сверхдержавами. В Советском Союзе исследования в области деления ядра стартовали еще в двадцатые годы прошлого столетия. Начиная с тридцатых годов прошлого века ядерную физику сделали ключевым направлением советской науки. Чтобы ускорить проведение исследований в области деления ядра руководитель Государственного физикотехнического рентгенологического института приглашает в ученый коллектив молодых специалистов. Одним из них стал Игорь Курчатов, впоследствии ставший руководителем атомного проекта. Наличие подобного оружия у других стран могло поставить Советский Союз в затруднительное военное и политическое положение. Благодаря советским ученым, в том числе и Игорю Курчатову, наша страна по развитию ядерных разработок в то время вышла на передовые позиции: было множество научных разработок в этой области, подготавливались кадры. Но начавшаяся война чуть было все не перечеркнула. Несмотря на разгар военных действий, в сентябре 1942 года Иосиф Сталин подписал распоряжение о возобновлении работы по ядерной проблеме. Создание ядерного взрывного устройства требовало постройки промышленного ядерного реактора для его наработки. В начале 1948 года группа ученых во главе с Курчатовым приступила к монтажу ядерного реактора. Испытание первого советского ядерного заряда прошло 29 августа на Семипалатинском полигоне. В советское время было сделано множество важных открытий в области ядерной физики. Накопленный опыт и по сей день имеет огромное значение не только для отечественной атомной сферы, но и мировой. Но ученым сообществом было единогласно выдвинуто мнение о том, что вред от ядерного оружия слишком опасен, чтобы использовать его в любых условиях. От него неизбежно страдает мирное население и природе наносится непоправимый ущерб. Поэтому главное применение ядерных бомб в наше время – это сдерживание от нападения. Даже испытания ядерного оружия в настоящее время запрещены на большей части нашей планеты.

15

ВОЛОГДИН В. П. – ЭНТУЗИАСТ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ТЕХНИКИ Гребенюк Б.В. Руководитель – старший преподаватель Савченко Е.В. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк bg14112001@gmail.com Валентин Петрович Вологдин являлся ученым в области высокочастотной техники. Ему первому удалось создать высоковольтный ртутный выпрямитель с жидкими катодами. Он также изобрел для промышленности индукционные печи с применением токов высокой частоты. Великий ученый и инженер опубликовал 180 своих работ и имел 81 патент на свои изобретения. Научный путь Валентина Петровича начался рано. Окончив Петербургский технологический институт в 1907 году, молодой специалист поступил на «Электромеханический завод Н. Глебова и К» заведующим испытательной станцией, а затем работал инженером по расчету и конструированию электрических машин. В 1936 году Вологдин разработал новый скоростной метод поверхностной закалки стали, в том числе шейки автомобильного коленчатого вала, за что получил авторское свидетельство на «Устройство для закалки коленчатых валов с помощью токов высокой частоты». С началом войны в 1941 г. Центральная радиолаборатория была переведена из Ленинграда, блокированного фашистскими войсками, в Челябинск. Основной ее задачей стало применение разработанных Вологдиным методов поверхностной закалки к деталям боевых машин, отправляемых на фронт. Под его руководством на Кировском заводе, эвакуированном из Ленинграда, был организован специальный цех высокочастотной закалки. Здесь впервые была применена термическая обработка деталей токами высокой частоты. Высокочастотная электрозакалка резко уменьшила время обработки деталей, повысила их твердость и износоустойчивость. Цикл обработки одной из важнейших деталей сократился с 30 часов до 37 секунд. Гиганты советского танкостроения на Урале выпускали две трети всей продукции Наркомата танковой промышленности. Дважды, в 1943 и 1952 годах, за разработку и внедрение в производство нового метода высокочастотной закалки поверхностей стальных изделий В. П. Вологдин был удостоен Государственной премии СССР.

16

А. П. АЛЕКСАНДРОВ – «ОТЕЦ» АТОМНОГО ФЛОТА СССР Венжега К.В. Руководитель – ассистент Додонова Е.В. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк vendg@mail.ru Перед началом Великой Отечественной войны Анатолий Петрович Александров совместно с И. В. Курчатовым и В. М. Тучкевичем разработал метод защиты кораблей от магнитных мин. Впервые испытания их разработки состоялись на линкоре «Марат» в октябре 1938 года. Затем этот метод успешно применялся на советском военном флоте (при обороне Севастополя, во время блокады Ленинграда, на Волге в 1942 году, на Балтике, на Северном флоте) и на гражданских судах. Уже 9 августа 1941 года Анатолий Петрович и Игорь Васильевич Курчатов прибыли в Севастополь для организации работ по оборудованию кораблей Черноморского флота «системой ЛФТИ», и к концу октября она была установлена более чем на 50 кораблях; при этом Александров и Курчатов продолжали исследования по её совершенствованию. А. П. Александров являлся одним из основателей советской ядерной энергетики. Его основные труды заключались в области ядерной физики, физики твёрдого тела, физики полимеров. С 1943 года, когда Физико-технический институт был в эвакуации в Казани, Анатолий Петрович под руководством И. В. Курчатова одним из первых стал работать над атомной проблемой. В 1946 году он был назначен директором Института физических проблем Академии наук СССР в Москве и начал заниматься проблемами выделения дейтерия – тяжелого изотопа водорода, получения оружейного плутония, а затем был научным руководителем первого комбината, где были построены промышленные реакторы. Именно по инициативе Александрова и при его участии были разработаны и построены судовые энергетические установки для атомных ледоколов «Ленин», «Арктика» и «Сибирь». В 1952 году А. П. Александров был назначен ответственным руководителем работ по созданию атомных подводных лодок. Решение о создании в СССР нового вида подводных кораблей в Северодвинске – первой в СССР подводной лодки с ядерной двигательной установкой – принимал лично Председатель правительства СССР И. В. Сталин. Трудно переоценить заслуги Анатолия Петровича в развитии исследований по управляемому термоядерному синтезу. Благодаря его усилиям работы по созданию термоядерного реактора вышли на уровень международного сотрудничества, достигли стадии технического проекта полномасштабной установки и положено начало ее сооружения.

17

АНАТОЛИЙ КАЧУГИН И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ, ПРИБЛИЗИВШИЕ ПОБЕДУ Савула Е.А. Руководители – д.т.н., профессор Гольцов В.А., ассистент Додонова Е.В. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк katya.savula.01@mail.ru Анатолий Трофимович Качугин (1895–1971) – советский врач, химик, естествоиспытатель. По образованию врач и биохимик. Автор многих изобретений в области техники, химии и медицины. Был репрессирован в 30-е годы. Во время Великой Отечественной Войны участвовал в разработке новых видов оружия и систем противохимической защиты. Создатель специального противотанкового коктейля Молотова «КС». Для партизанских диверсий Качугин изготовил взрывчатку в виде мыла, которая была прозвана в народе «партизанской мастикой». Она не вызывала никакого подозрения, если ее находили при обыске. Партизаны прикрепляли ее под днищем железнодорожных вагонов, и по мере того, как поезд набирал скорость, вещество окислялось под воздействием встречного потока воздуха, возгоралось, и погасить его не было никакой возможности, также как определить, отчего произошел пожар. Это послужило великолепной заменой магнитным минам, «партизанское мыло» не мог обнаружить ни один миноискатель. Тысячи фашистских вагонов с войсками и техникой пошли под откос благодаря качугинскому изобретению. А. Т. Качугин также разработал одну из модификаций «зажигательных бутылок», которая использовалась против немецких танков зимой 1941 года при обороне Москвы. Бутылка с самовоспламеняющейся жидкостью КС, она же «коктейль Молотова», падая на твердое тело, разбивалась. Жидкость разливалась и горела ярким пламенем до 3 минут, достигая температуры 1000 °C. При этом она прилипала к броне или залепляла смотровые щели, стекла, приборы наблюдения, ослепляла дымом экипаж, выкуривая его из танка и сжигая все внутри танка. Попадая на тело, капля горящей жидкости вызывала сильные, трудно заживаемые ожоги. Бутылки с зажигательной смесью были известны и применяемы давно, на более ранних войнах, но все они нуждались в том, чтобы их сначала поджигали. Качугинско-солодовниковские «коктейли» вспыхивали негасимым пламенем, когда бутылки со смесью разбивались или были раздавлены. Помимо этого, Анатолий Трофимович придумал самонаводящиеся снаряды, с помощью которых уничтожались самолеты. Отпадала необходимость точного прицеливания, снаряды летели на звук пропеллера, причем уклониться от них было невозможно. А. Т. Качугин несомненно относится к списку ученых, приблизивших Великую Победу. Несмотря на все невзгоды, репрессии, он смог помочь своей стране в критический момент. Это ли не истинный героизм?

18

Секция 2 ЗНАМЕНИТЫЕ УЧЕНЫЕ ПРОШЛЫХ СТОЛЕТИЙ

19

ДОСТИЖЕНИЯ ВЕЛИКОГО ЛЕОНАРДО ДА ВИНЧИ Бершак Н.В. Руководитель – старший преподаватель Тараш В.Н. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк bershak_kolya@mail.ru Леонардо да Винчи (1452–1519 гг.) – всемирно известный итальянский художник эпохи Возрождения, музыкант, изобретатель, инженер, скульптор, архитектор, яркий пример «универсального человека». Леонардо родился 15 апреля 1452 года в селении Анкиано, около городка Винчи, в семье нотариуса Пьеро и крестьянки Катерины. Уже с раннего возраста он начал проявлять интерес ко многим сферам жизни. Да Винчи не получил университетского образования. Занимаясь самообразованием и обучением у ряда мастеров, он опередил развитие науки на сотни лет вперед. Всего за 67 лет жизни он оставил наследие, включающее в себя картины, среди которых широко известные «Тайная вечеря» и «Мона Лиза», фрески, рисунки, труды в области биологии, медицины, оптики, гидравлики, математики и военного дела. Особого внимания в перечне работ заслуживают исследования в области механики. Они включают в себя множество вопросов, в числе которых законы падения тел, движения тела по наклонной плоскости, теория простейших машин, сложение сил и определение центра тяжести сил, полёт человека и другие. Особенно интересовали Леонардо да Винчи вопросы воздухоплаванья. Одним из его главных тезисов был: «Кто знает всё, тот может всё. Только бы узнать – и крылья будут!». В 1505 году им был составлен «Кодекс о полёте птиц» – кодекс, состоящий из рисунков, схем, чертежей и примечаний, которые позволили бы понять природу полёта. Среди них мы можем обнаружить эскизы прототипов современного вертолёта, парашюта, дельтаплана и даже записи о возможных путешествиях в космос. Касаясь теоретической части, учёный замечает, что парящая в воздухе птица сохраняет устойчивость благодаря тому, что её центр сопротивления находится сзади центра тяжести. Этот принцип сейчас играет важную роль в построении самолётов и ракет. Параллельно с написанием « Кодекса о полёте птиц» в 1490–1508 гг. Леонардо да Винчи вёл записи, содержащие изображения разных механизмов и изложения теории механики. Они были обнаружены в 1966 году в Национальной библиотеке в Мадриде, что дало им условное название «Мадридские рукописи». В одной из частей был изложен проект изменения русла реки Арно, в другой – затрагивается проблема совершенствования конструкций оружия, в процессе решения которой да Винчи пришел ко многим законам сложения скоростей и сил, установленных лишь спустя несколько веков после его смерти.

20

ЛЕОНАРДО ДА ВИНЧИ – ВЫДАЮЩИЙСЯ ПРЕДСТАВИТЕЛЬ ЭПОХИ ВОЗРОЖДЕНИЯ Олейников А.Е. Руководитель – учитель физики Дегтярева И.Б. МОУ «Технический лицей г. Донецка» gluttton8@gmail.com Для Леонардо искусство всегда было наукой. Заниматься искусством значило для него производить научные выкладки, наблюдения и опыты. Связь живописи с оптикой и физикой, с анатомией и математикой заставляла Леонардо становиться ученым. И часто ученый оттеснял художника. «Механика – рай математических наук», – говорил Леонардо, он много времени и энергии отдавал её изучению. Работы Леонардо в области механики могут быть сгруппированы по следующим разделам: законы падения тел; законы движения тела по наклонной плоскости; влияние трения на движение тел; вопросы, связанные с сопротивлением материалов. Перечень этих вопросов делается особо значительным, если учесть, что многие из них разбирались вообще впервые. Остальные же, если и рассматривались до него, то базировались в основном на умозаключениях Аристотеля, весьма далёких в большинстве случаев от истинного положения вещей. По Аристотелю, например, тело, брошенное под углом к горизонту, сначала должно лететь по прямой, а в конце подъёма, описав дугу круга, падать вертикально вниз. Леонардо да Винчи рассеял это заблуждение и нашёл, что траекторией движения в этом случае будет парабола. Леонардо знал и использовал в своих работах метод разложения сил. Для движения тел по наклонной плоскости он ввёл понятие о силе трения, связав её с силой давления тела на плоскость и правильно указав направление этих сил. В трудах по оптике, пожалуй, больше, чем в какой-либо другой области, сказалось своеобразное сочетание научного гения Леонардо да Винчи с дарованием художника. До него существовала лишь геометрическая оптика. О природе света высказывались фантастические гипотезы, не имеющие никакой связи с действительностью. Леонардо впервые высказывает смелые догадки о волновой природе света. Леонардо да Винчи впервые и много занимался вопросами полёта. Первые исследования, рисунки и чертежи, посвященные летательным аппаратам, относятся примерно к 1487 году. Леонардо да Винчи – итальянский художник и учёный, изобретатель, писатель, музыкант, яркий пример « универсального человека». Он внёс вклад в такие изобретения, как: парашют, спасательный круг, дельтаплан, арбалет, прожектор, катапульта, велосипед, водолазный костюм, роботрыцарь, серпонская колесница, танк, скорострельное оружие, колесцовый замок, пулемёт, вертолёт, многие из которых используются и по сей день.

21

МАЯТНИК ФУКО Жуков О.Э. Руководитель – доцент, к.х.н. Щебетовская Н.В. ГОУ ВПО «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры», г. Макеевка nvs_phyz@mail.ru Тот факт, что Земля вращается вокруг своей оси, сегодня известен каждому школьнику. Однако не всегда люди были убеждены в этом: обнаружить вращение Земли, находясь на ее поверхности, достаточно трудно. Конечно, можно догадываться, что суточное движение небесных тел по небесной сфере – это и есть проявление вращения Земли. Но видится нам это явление именно как движение Солнца и звезд по небу. В середине XIX века Жан Бернард Леон Фуко смог провести опыт, который демонстрирует вращение Земли достаточно наглядно. Здание Парижского Пантеона в центре венчает громадный купол, к которому была прикреплена стальная проволока длиной 67 м. К этой проволоке подвесили массивный металлический шар. По разным источникам, масса шара составляла от 25 до 28 кг. Проволока крепилась к куполу таким образом, чтобы получившийся маятник мог качаться в любой плоскости. При каждом качании маятника острый стержень, укрепленный на шаре снизу, оставлял на валике отметку, сметая с ограждения песок. Опыт Фуко производил огромное впечатление на наблюдавших его людей, которые будто бы непосредственно ощущали движение земного шара. Среди зрителей, наблюдавших опыт, был и Л. Бонапарт, через год провозглашенный императором Франции Наполеоном III. За проведение опыта с маятником Фуко был удостоен Ордена Почетного легиона – высшей награды Франции. В России маятник Фуко длиной 98 м был установлен в Исакиевском соборе в Ленинграде. В основу опыта был положен уже известный в то время экспериментальный факт: плоскость качания маятника на нити сохраняется независимо от вращения основания, к которому подвешен маятник. Маятник стремится сохранить параметры движения в инерциальной системе отсчета, плоскость которой неподвижна относительно звезд. Если поместить маятник Фуко на полюсе, то при вращении Земли плоскость маятника будет оставаться неизменной, и наблюдатели, вращающиеся вместе с планетой, должны видеть, как плоскость качаний маятника поворачивается без воздействия на него каких-либо сил. Таким образом, период вращения маятника на полюсе равен периоду обращения Земли вокруг своей оси – 24 часам. На других широтах период будет несколько больше, т. к. на маятник действуют силы инерции, возникающие во вращающихся системах – силы Кориолиса. На экваторе плоскость маятника вращаться не будет – период равен бесконечности.

22

КОНСТАНТИН ЦИОЛКОВСКИЙ – ОТЕЦ КОСМОНАВТИКИ Гудзь И.С. Руководитель – старший преподаватель Савченко Т.А. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк burnoutloud@outlook.com Константин Эдуардович Циолковский – это знаменитый русский первооткрыватель, изобретатель, философ, один из отцов современной мировой космонавтики. Он предвидел ракеты, искусственные спутники, орбитальные станции и выход в открытый космос задолго до того, как они стали реальностью. К. Э. Циолковский – одна из ярчайших фигур в мире физики, основоположник теоретической космонавтики. В 1903 г., выпустив свою научную статью «Исследование мировых пространств реактивными приборами», он стал первым учёным, который обосновал и описал ракету как аппарат, что может преодолеть силу тяжести и взлететь за пределы земной атмосферы. Тогда же Циолковским была определена скорость, необходимая для выхода конструкции в космическое пространство Солнечной системы – вторая космическая скорость. Циолковский занимался многими практическими вопросами освоения космоса, которые позднее сформировали основу советского ракетостроения: предложил различные варианты ракетного управления, систем охлаждения, конструкции сопла и систем подачи топлива. Первым практическим шагом к воплощению идей Циолковского о прорыве человека во вселенское пространство стала ГИРД-09 – ракета на гибридном топливе. В 1933 году ее запустили с подмосковного полигона в Нахабине. По характеристикам ракета сильно уступала современным: ее стартовая масса – 19 кг, а полет продлился 18 секунд, ракета поднялась всего на 400 метров. Несколько лет конструкторских работ превратили первые «реактивные приборы» в полноценные ракеты-носители. Мощность их двигателей уже позволяла человечеству «дотянуться» до орбиты и воплотить в жизнь другие идеи Циолковского – запуск искусственного спутника Земли. В 1933 году Циолковский выступил научным консультантом фильма «Космический рейс». В ходе работы он создал изображение спутника-ракеты. В подписях к эскизам он не только указал первую космическую скорость (около 8 км/с), но и достаточно точно определил время обращения спутника вокруг Земли – «около 5400 секунд» (1,5 часа). 4 октября 1957 года с космодрома Байконур на орбиту был выведен первый в истории человечества искусственный спутник Земли – «ПС-1». Один оборот вокруг Земли занял 1 час 36 минут 10 секунд. Спутник, созданный благодаря открытиям и идеям нашего учёного Константина Эдуардовича Циолковского, совершил 1440 оборотов вокруг Земли.

23

НИКОЛА ТЕСЛА – ИЗОБРЕТАТЕЛЬ, ФИЗИК, ИНЖЕНЕР Москаленко М.Е. Руководитель – старший преподаватель Савченко Т.А. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк maxim@agency.pizza Одной из основополагающих наук нашей планеты является физика и ее законы. Ежедневно мы пользуемся благами ученых физиков, которые уже много лет работают для того, чтобы жизнь людей становилась комфортнее и лучше. Существование всего человечества построено на законах физики. Благодаря кому у нас в домах горит свет, мы можем летать на самолетах по небу и плавать по бескрайним морям и океанам? Никола Тесла – изобретатель, физик и инженер является одним из величайших личностей своего времени. Работы Тесла намного опередили время, в которое жил ученый. Николу называют отцом современного электричества. Он сделал множество открытий и изобретений, получив более 300 патентов за свои творения во всех странах, где работал. Никола Тесла был не только физиком теоретиком, но и блестящим инженером, создававшим и испытывавшим свои изобретения. Тесла открыл переменный ток, беспроводную передачу энергии, электричества, его работы привели к открытию рентгена, создал машину, которая вызывала колебания поверхности земли. Тесла запатентовал применение многофазных систем переменного тока. С 1889 года Никола Тесла приступил к исследованиям токов высокой частоты и высоких напряжений. Изобрёл первые образцы электромеханических генераторов ВЧ (в том числе индукторного типа) и высокочастотный трансформатор ( трансформатор Тесла, 1891), создав тем самым предпосылки для развития новой отрасли электротехники – техники ВЧ. В ходе исследований токов высокой частоты Тесла уделял внимание и вопросам безопасности. Экспериментируя на своём теле, он изучал влияние переменных токов различной частоты и силы на человеческий организм. Многие правила, впервые разработанные Тесла, вошли в современные основы техники безопасности при работе с ВЧ-токами. В 1887 году Тесла дал строгое научное описание сути явления вращающегося магнитного поля. 1 мая 1888 года Тесла получил свои основные патенты на изобретение многофазных электрических машин (в том числе, асинхронного электродвигателя) и системы передачи электроэнергии посредством многофазного переменного тока. В 1891 году на публичной лекции Тесла описал и продемонстрировал принципы радиосвязи. В 1893 году учёный вплотную занялся вопросами беспроволочной связи и изобрёл мачтовую антенну. Никола Тесла имел прогрессивные взгляды и удивлял мир своими открытиями.

24

Джозеф Д. ТОМСОН и Джордж П. ТОМСОН (отец и сын). ИХ ВКЛАД В НАУКУ Поляков В.И. Руководитель – доцент, к.т.н. Мачикина И.Ю. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк vladpolyakov365@mail.ru С 1895 по 1897 год после объяснения механизма газового разряда в условиях рентгеновского излучения Джозеф Джон Томсон в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета начинает методичное количественное изучение отклонение катодных лучей в электрических и магнитных полях. В своих опытах Томсон доказал, что все частицы, образующие катодные лучи, тождественны друг другу. Опыт Томсона заключался в изучении пучков катодных лучей, проходящих через систему параллельных металлических пластин, создававших электрическое поле, и систем катушек, создававших магнитное поле. Было обнаружено, что лучи отклонялись при действии отдельно обоих полей, а при определённом соотношении между ними пучки не изменяли прямой траектории. Проведя ряд измерений, Томсон выяснил, что скорость движения частиц гораздо ниже скорости света. Таким образом было показано, что частицы должны обладать массой. Далее Томсон рассчитал для этих частиц отношение заряда к массе (удельный заряд). За это открытие Томсон в 1906 году получил Нобелевскую премию по физике. Далее Томсоном было выдвинуто предположение о наличии этих частиц в атомах и предложена модель атома, впоследствии развитая в опытах Резерфорда Его сын Джордж Паджет Томсон провёл опыт, подтверждающий волновые свойства частиц, а именно электронов в 1928 году. В экспериментах Д. П. Томсона исследовалась дифракция электронов на поликристаллическом образце. Коллимированный пучок моноэнергетических электронов падал нормально на тонкую металлическую фольгу. На фотопластинке, расположенной за фольгой, электроны образовывали дифракционную картину в виде тонких концентрических колец. Эксперимент с магнитным полем показал, что дифракционное отражение испытывают именно электроны, а не рентгеновское излучение. За экспериментальное открытие дифракции электронов на кристаллах Д. П. Томсон был награждён Нобелевской премией по физике в 1937 году. Таким образом, отец – Д. Д. Томсон доказал корпускулярную природу электронов, а его сын – Д. П. Томсон – волновую природу. Их открытия подтвердили сформулированный в 1920 году Луи де Бройлем принцип корпускулярно-волнового дуализма материи.

25

ВАЖНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ОТКРЫТИЯ Здорова А.Б. Руководитель – учитель высшей категории, старший учитель Сельский В.П. Архитектурно-строительный лицей-интернат при ГОУ ВПО «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры», г. Макеевка victor-selsky@yandex.ru Будучи естественным явлением, электричество было открыто, а не изобретено. Впервые термин «электричество» был произнесен британским физиком Уильямом Гилбертом, изучавшим влияние магнетизма и электричества на янтарь. Фактически в переводе с латыни "electricus" обозначает «янтарь». Работы великих ученых, среди которых Ом, Фарадей, Вольт, Тесла, позволили нам использовать это явление в повседневной жизни. Открытие переменного тока – самое важное среди всех электрических изобретений. В сравнении с постоянным током, переменный ток менее опасный и более эффективный при использовании на больших расстояниях. Открытый Николой Теслой, переменный ток стал основополагающим фактором для электрификации многих стран мира. Электрическая лампочка относится к одному из величайших изобретений человечества. До изобретения лампочки освещение улиц и домов во всем мире осуществлялось с помощью восковых свечей, масляных или газовых ламп. Это были малоэффективные осветители, требующие постоянного контроля и обслуживания. Без Интернета невозможна современная жизнь. Истоки Интернета уходят к шестидесятым годам прошлого столетия. Кульминацией и прорывом стал 1989 г. Новаторская работа Тима Бернерса-Ли, известная как World Wide Web (Всемирная паутина), навсегда изменила жизнь всех людей мира. Этот проект смог значительно облегчить поиск и передачу информации в любую точку земного шара. Изобретение МР3-плееров навсегда изменили способ слушать музыку. Жизнеспособная коммерция этих медиа-проигрывателей началась только в конце 1990 года. Первый прототип МР3 был разработан специалистами компании Saehan Information Systems. Транзисторы – одно из важных технических изобретений. Работа современной электроники невозможна без использования этих элементов. По мнению специалистов, изобретение транзисторов продвинуло современную технику далеко вперед. «Отцами-основателями» транзисторов по праву считаются Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн, получившие в 1956 г. за это изобретение Нобелевскую Премию. С подачи Илона Маска о электромобилях узнал весь мир. Вместе с тем, электромобили были известны еще в 1880 году. Современные достижения в области систем управления и аккумуляторных технологий позволили электромобилям заявить о себе. Спрос на эти машины увеличивается с каждым днем.

26

ТОМАС ЮНГ И ВОЛНОВАЯ ТЕОРИЯ СВЕТА Ковалева А.Р. Руководитель – старший преподаватель Савченко Т.А. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк nastiakovaleva111999@gmail.com Томас Юнг – английский учёный, физик, один из создателей волновой теории света. Ввёл понятие механической энергии и представление о модуле упругости, механик, врач (впервые описал явление астигматизма), астроном, филолог и востоковед (ввёл понятие «индоевропейские языки»). Полиглот – владел 13 языками. С конца 1790-х годов Юнг активно занимался оптическими и акустическими опытами. Он изучал колебания струн, обматывал их серебряной нитью и рассматривал в темноте, направляя на определённые точки луч света. Юнг опубликовал две статьи, в которых изложил свои взгляды на проблемы оптической физики: «Теория света и цветов» и «Опыты и исчисления, относящиеся к физической оптике». В них Юнг ввёл понятия физической оптики и световой волны, описал явление астигматизма. Приняв волновую теорию света, Юнг принял и гипотезу эфира. Доказательством он считал электрические явления: Быстрое распространение электрического заряда показывает, что электрическая среда обладает упругостью такой величины, которую необходимо предположить для распространения света. Эфир являлся носителем оптических явлений, в нём происходили разнообразные электрические и оптические процессы. Развивая взгляды Гюйгенса, Юнг выдвинул гипотезу, что свет есть волна в эфире. Занимаясь акустикой, он обратил внимание на усиление и ослабление звука при сложении звуковых волн, открыл интерференцию волн. В 1803 году Юнг чётко сформулировал непременное условие интерференции, в его терминологии: «интерферируют только две части одного и того же света». Связав интерференцию с дифракцией, Юнг впервые произвёл измерения длины световой волны – основной величины оптической физики. Для красного света он получил 1/36 000 дюйма, для крайнего фиолетового – 1/60 000. Это были первые в истории физики измерения длины световых волн. Королевский институт пригласил Юнга прочитать курс публичных лекций. В публикацию 1807 года вошло 60 лекций, классифицированных по предметам – «Механика», «Гидродинамика», «Физика» и «Математика». Реальное их содержание было намного шире: в первом разделе речь шла также о живописи и архитектуре, во втором – о музыке и оптике, в третьем – об астрономии и географии, а в четвёртом – как о чистой, так и о прикладной математике.

27

ЛИЗА МЕЙТНЕР – «МАТЬ АТОМНОЙ БОМБЫ» Ракович Р.В. Руководитель – старший преподаватель Савченко Е.В. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г.Донецк rakovich.roman.02@mail.ru Лиза Мейтнер родилась 7 ноября 1878 года в Вене в семье адвоката. После окончания народной и городской школ и домашнего обучения она в течение восьми семестров изучала физику, математику, химию. Людвиг Больцман и Франц Экснер были ее учителями. В феврале 1906 года она, первая из женщин, получила в Венском университете степень доктора философии, после того как выдержала на «отлично» все экзамены. Работы Лизы Мейтнер относятся к ядерной физике и ядерной химии. Вместе с Отто Ганом она разработала в 1909 году метод радиоактивной отдачи, открыла в 1918 году протактиний и ряд других радиоактивных изотопов. Исследовала ядерную изомерию, радиоактивные превращения, разработала точные методы изучения бета-спектров, впервые описала и правильно интерпретировала эмиссию оже-электронов. В 1922–1924 гг. развила представления о дискретных энергетических состояниях ядер, в 1921 году предложила модель строения атомных ядер из альфа-частиц, протонов и электронов. Лиза Мейтнер, сумела доказать, что испускание γ-излучения ядром возможно лишь после вылета α- или β-частицы. В 1932 г. она одна из первых осуществила ядерные превращения под действием нейтронов. Совместно с Отто Ганом установила механизмы последовательных β-распадов, приводящих к образованию элементов с Z>97. Совместно с О. Фришем дала правильную интерпретацию ( начало 1939 г.) опытам О. Гана и Ф. Штрассмана, которые в результате бомбардировки урана нейтронами обнаружили среди продуктов ядерной реакции барий. Она объяснила наблюдаемое явление как деление ядра урана на два «осколка» – новый тип расщепления атома. Ввела термин для этого явления – « деление». Предсказала цепную ядерную реакцию деления. В 1926 году Мейтнер становится профессором Берлинского университета – первой женщиной в Германии на профессорской позиции. Коллеги уважали ее за научные достижения. Эйнштейн называл ее «нашей Марией Кюри», ставя по уровню таланта даже выше Склодовской-Кюри. К 1930 году Мейтнер опубликовала более восьмидесяти статей. В 1933 году Лиза Мейтнер подверглась преследованиям фашистского режима и была вынуждена эмигрировать сначала в Данию, а затем в Швецию. И хотя она не получила Нобелевскую премию по химии 1944 года за открытие деления ядра урана, сопровождаемое цепной реакцией, она была великим физиком, а на ее могиле была сделана надпись: «Лиза Мейтнер: физик, который никогда не терял человечности».

28

ВКЛАД АЛЬБЕРТА ЭЙНШТЕЙНА В РАЗВИТИЕ ФИЗИКИ Дудченко С.А. Руководитель – доцент, к.п.н. Логинова Е.Н. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк Dudchenko.76@inbox.ru Альберт Эйнштейн – один из основателей современной теоретической физики, окончил Высшее техническое училище (Политехникум) в Цюрихе. В 1905 г. получил докторскую степень, в 1909 стал профессором в Цюрихском университете. Автор более 300 научных работ по физике. Эйнштейн – создатель специальной и общей теорий относительности, которые коренным образом изменили представления о пространстве и времени. Эйнштейн начал поиск теории гравитации, которая была бы совместима с принципом инвариантности законов природы относительно любой системы отсчёта. Результатом этого поиска явилась общая теория относительности, основанная на принципе тождественности гравитационной и инертной масс. Общая теория относительности – геометрическая теория тяготения, развивающая специальную теорию относительности, опубликованная Альбертом Эйнштейном в 1915–1916 годах. В рамках общей теории относительности, как и в других метрических теориях, постулируется, что гравитационные эффекты обусловлены не силовым взаимодействием тел и полей, находящихся в пространстве–времени, а деформацией самого пространства–времени, которая связана, в частности, с присутствием массы–энергии. Общая теория относительности отличается от других метрических теорий тяготения использованием уравнений Эйнштейна для связи кривизны пространства–времени с присутствующей в нём материей. Общая теория относительности в настоящее время является самой успешной теорий гравитации, хорошо подтверждённая наблюдениями. Первый успех общей теории относительности состоял в объяснении аномальной прецессии перигелия Меркурия. Затем, в 1919 году, Артур Эддингтон сообщил о наблюдении отклонения света вблизи Солнца в момент полного затмения, что качественно и количественно подтвердило предсказания общей теории относительности. С тех пор многие другие наблюдения и эксперименты подтвердили значительное количество предсказаний теории. Начиная с 1933 года, его работы были посвящены вопросам космологии и единой теории поля. Однако попытки построить такую теорию окончились неудачей. Эйнштейн получил престижную Нобелевскую Премию в 1921 году за работы, которые он сделал в 1905 году, касающиеся «фотоэлектрического эффекта». Награжден Медалью Копли Королевского Общества в 1925 году и Золотой Медалью Королевского Астрономического Общества в 1926 году.

29

ПЕРВЫЙ В МИРЕ ЧЕТЫРЁХМОТОРНЫЙ САМОЛЁТ Белая А.Ю. Руководитель – старший преподаватель Малашенко Т.И. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк alinaybelay@mail.ru Началом развития тяжелой авиации считается успешно испытанный 26 мая 1913 года первый в мире четырёхмоторный самолёт « Русский витязь», сконструированным И. И. Сикорским зимой 1912–1913 гг. Самолёт был построен на Русско-Балтийском вагонном заводе в Санкт-Петербурге в начале 1913 года, возможно, именно поэтому кабина самолёта походила на железнодорожный вагон. Сикорский первоначально хотел построить самолет с двумя моторами, что являлось для начала десятых годов ХХ века не революционным событием, так как подобные разработки велись во многих странах. И Сикорский решил строить четырехмоторный самолет, который первоначально носил имя «Гранд», то есть «Большой», потому как в процессе разработки самолета выяснилось, что имеется возможность приобрести четыре стосильных двигателя «Argus». Самолет по тем временам поражал воображение, он имел длину 20 метров и размах крыла 27 метров, его масса была 3500 кг. Многие критики считали, что самолет из-за своей массы не сможет оторваться от земли, но «Русский витязь» смог доказать, что это не так. Более того, он обладал невероятной устойчивостью. 2 августа 1913 года «Русский витязь» установил мировой рекорд, продержавшись в воздухе 1 час 54 минуты. Выдающиеся характеристики были налицо, и критиковать машину было бессмысленно. Однако жизнь «Русского витязя» оказалась недолгой. 11 сентября 1913 года на 3-м конкурсе военных самолётов сорвавшийся с пролетавшего над «Русским Витязем» самолёта «Меллер-II» двигатель упал на левую коробку крыльев русского самолёта, сильно повредив её. Самолет можно было восстановить, но Сикорский отказался от этого – экспериментальный самолет выполнил свою миссию, доказав правильность выбранного направления. К тому же, материал (дерево), из которого он был создан, успел отсыреть и вызывал сомнения в прочности. Сикорский сосредоточился на создании нового самолёта – «Илья Муромец», его не устраивали скромные характеристики – максимальная скорость 90 км/ч, дальность полета 170 км, максимальная нагрузка 600 кг. «Русский витязь» навсегда вошел в историю мировой авиации как первый в мире четырехмоторный самолет и один из мировых рекордсменов по продолжительности полета. Он являлся прототипом всех дальнейших тяжёлых самолётов с двигателями, установленными в ряд на крыле независимо от их схемы. Этот самолёт является предметом заслуженной национальной гордости русского народа.

30

ДИФРАКЦИЯ ОДИНОЧНЫХ ПООЧЕРЁДНО ЛЕТЯЩИХ ЭЛЕКТРОНОВ Лучкив Д.А. Руководитель – доцент, к.т.н. Мачикина И.Ю. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк diana.luchkiv@mail.ru Дифракция электронов – процесс рассеяния электронов на совокупности частиц вещества, при котором электрон проявляет волновые свойства. Долгое время в экспериментах использовались пучки электронов большой интенсивности. Уменьшая интенсивность и экстраполируя этот вывод на пучки предельно малой интенсивности вплоть до единичных частиц, можно было сделать вывод о том, что дифракционная картина не является результатом каких-то коллективных взаимодействий частиц пучка с объектом, на котором происходит дифракция. Доказательством этого является опыт, проведённый Л. М. Биберманом, Н. Г. Сушкиным и В. А. Фабрикантом в 1949 году. Для проведения эксперимента учёные воспользовались магнитным электронным микроскопом просвечивающего типа (ЭМ-100), но для того, чтобы наблюдать дифракцию с помощью этого прибора, в нём был произведен ряд конструктивных изменений. На пути пучка помещался кристалл окиси магния, нанесённый на коллоидную плёнку и играющий роль дифракционной решётки. Для проверки постоянства интенсивности кристалл после экспозиции убирался, и на пластинке снова фиксировался след пучка. Дифракционные картины в сильных пучках получались обычным путём на фотопластинках со значительно меньшей чувствительностью. Дифракционные картины, полученные от пучков, отличавшихся по интенсивности почти на семь порядков, оказались совершенно тождественными. Измерение интенсивности слабого пучка дало значение 4,2 10 электронов в секунду. Отсюда среднее время между двумя прохождениями электронов в приборе равно 2,4 10 секунды. Так как электроны ускорялись до энергии в 72 кэВ, то каждый из них проходил весь путь в приборе за 8,5 10 секунды, т. е. время движения было в 3 1 0 раз меньше интервала между двумя попаданиями электронов в пластинку. Проведя этот эксперимент, Биберман Л., Сушкин Н. и Фабрикант В. экспериментально подтвердили, что волновые свойства присущи не только потоку электронов, но и каждому электрону в отдельности. Эксперимент показал, что даже в случае слабого электронного пучка, когда каждый электрон проходит через прибор независимо от других, возникающая при длительной экспозиции дифракционная картина не отличается от дифракционных картин, получаемых при короткой экспозиции для потоков электронов, в миллионы раз более интенсивных.

31

ДОСТИЖЕНИЯ Л. И. МАНДЕЛЬШТАМА В РАДИОФИЗИКЕ Брижан Е.А. Руководитель – ст. преподаватель Тараш В.Н. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк kaptain20022002@gmail.com Среди имен, которыми гордится советская наука, имя Леонида Исааковича Мандельштама – одно из самых ярких. Его научные интересы охватывали оптику, радиофизику, теорию нелинейных колебаний, квантовую механику. Л. И. Мандельштам родился в 1879 году в Одессе. Здесь прошли его детство, учеба в университете, из которого за участие в студенческих волнениях он был исключён в 1898 году. Позже он выехал в Германию и завершил образование в Страсбургском университете. Там же начал свою научную деятельность в области электрических колебаний и электромагнитных волн оптического радиодиапазона. Им были исследованы явления рассеяния света, рассмотрены многие вопросы физики электрических колебаний и одновременно решён ряд практических задач искровой радиотелеграфии. Изобретение молодым учёным так называемой « слабой связи» явилось существенным достижением в радиофизике того времени. До этого все радиоустановки строились с таким расчётом, чтобы иметь наиболее сильную связь искрового генератора или приёмных цепей с антенным контуром. Мандельштам доказал, что, наоборот, применение резонансных контуров требует существенного ослабления связи с антенной. При этом за счёт улучшения резонансных свойств колебательных цепей возрастает эффективность работы приемных и передающих устройств. Перед самой войной, в 1914 г., Мандельштам возвращается в Россию. К этому времени он был уже общепризнанным учёным и пользовался большим авторитетом. Он работает, преподает в университетах, руководит лабораторными исследованиями. С 1925 г. Леонид Исаакович – профессор Московского университета. Им было открыто селективное рассеяние света, разработана теория оптических изображений. Совместно с Н. Д. Папалекси разработана теория нелинейных колебаний. Свидетельством всеобщего признания явилось избрание его членом Академии наук СССР и присуждение ему в 1931 году премии имени В.И. Ленина. Во Время Великой Отечественной войны, настояв на возвращении в Москву из эвакуации, он руководил научной лабораторией. В 1944 году награждён орденом Ленина. Смерть прервала его деятельность После смерти дело Л. И. Мандельштама успешно продолжают воспитанные им ученики и целые научные школы, завоевавшие мировое признание.

32

ЭЛЕКТРОННЫЙ ПАРАМАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС Литвинова В.С. Руководитель – старший преподаватель Савченко Т.А. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк litvinova_vs@mail.ru Электронный парамагнитный резонанс – физическое явление, открытое Е. К. Завойским в Казанском госуниверситете. На основе этого явления был развит метод спектроскопии, который зарегистрирован в Государственном реестре научных открытий СССР как научное открытие № 85 с приоритетом от 12 июля 1944 г. Е. К. Завойский – знаменитый ученый, фундаментальное открытие которого дало толчок бурному развитию разных наук и новой области физики – магнитной радиоспектроскопии. В конце 1943 г. он открывает явление электронного парамагнитного резонанса ( ЭПР). Суть этого явления в резонансном поглощении электромагнитного излучения неспаренными электронами, когда спектр ЭПР позволяет получать данные о веществе. Метод ЭПР даёт уникальную информацию о парамагнитных центрах. Он однозначно различает примесные ионы, изоморфно входящие в решётку от микровключений. При этом получается полная информация о данном ионе в кристалле: валентность, координация, локальная симметрия, гибридизация электронов, полная характеристика кристаллического поля и детальные сведения о химической связи. Метод позволяет определить концентрацию парамагнитных центров в областях кристалла с разной структурой. Но спектр ЭПР – это не только характеристика иона в кристалле, но и самого кристалла, особенностей распределения электронной плотности, кристаллического поля, ионности-ковалентности в кристалле и просто диагностическая характеристика минерала, так как каждый ион в каждом минерале имеет свои уникальные параметры. В этом случае парамагнитный центр является своеобразным зондом, дающим спектроскопические и структурные характеристики своего микро-окружения. Это свойство используется в т. н. методе спиновых меток и зондов, основанном на введении стабильного парамагнитного центра в исследуемую систему. Открытие Завойского, получившее Ленинскую премию в 1957 г., одно из важнейших в физике прошлого века, привело к созданию лазеров и мазеров, приблизило открытие ядерного, ферро-магнитного, антиферромагнитного и акустического парамагнитного резонансов. В развитых государствах выпускают радиоспектроскопическое оборудование: медицинские томографы, квантовые парамагнитные усилители для дальней ( космической связи). ЭПР является информативным методом исследования парамагнитных частиц и находит широкое применение не только в фундаментальных дисциплинах – химии, физике – но и в нефтедобыче, геологии и в дорожно-строительном деле.

33

НИКОЛА ТЕСЛА Зосимов В.В. Руководитель – учитель-методист Колочко И.В. МОУ «Технический лицей г. Донецка» vlad.zosimov.12anarhist@gmail.com Никола Тесла – гениальный изобретатель в области электротехники и радиотехники, ученый, инженер, физик. Его именем названа единица индукции магнитного поля. Награжден медалью Э. Крессона, медалью Дж. Скотта, медалью Т. Эдисона за выдающийся вклад в науку и технику. Никола Тесла, серб по национальности, родился 10 июля 1856 г. в Смиляне (бывшая Австро-Венгрия, ныне Хорватия) в семье священника. Вопреки желанию отца, интересующийся электричеством Никола успешно заканчивает в 1878 году Высшую техническую школу города Грац (Австрия), где, изучая электротехнику, приходит к мысли об использовании переменного тока в электродвигателях. В период с 1881 по 1883 гг. Тесла работал в различных компаниях в Будапеште и Париже, где построил действующую модель индукционного генератора переменного тока. В 1884 году эмигрировал в Америку. Т. Эдисон взял молодого электротехника в свою компанию, но между изобретателями сразу же начались трения. Главной причиной было расхождение во взглядах на происхождение электричества. В его теории электричества основополагающим было понятие эфира – некой невидимой субстанции, заполняющей весь мир и передающей колебания со скоростью, во много раз превосходящей скорость света. Каждый миллиметр пространства, полагал Тесла, насыщен безграничной, бесконечной энергией, которую нужно лишь суметь извлечь. Работая в компании «Вестингауз Электрик», Тесла получает патенты на многофазные электрические машины, гидрогенераторы, на асинхронный электродвигатель и на систему передачи электроэнергии посредством переменного многофазного тока. Он разрабатывает новые, невиданные способы передачи энергии. Тесла демонстрировал передачу мощности по одному проводнику, или вообще без проводов, создавал радиоуправляемые самоходные устройства. 12 октября 1887 года Тесла дал строгое научное описание сути явления вращающегося магнитного поля. С 1889 года Никола Тесла приступил к исследованиям токов высокой частоты и высоких напряжений. Изобрёл первые образцы электромеханических генераторов ВЧ. В 1891 году на публичной лекции Тесла описал и продемонстрировал принципы радиосвязи. В 1893 году учёный вплотную занялся вопросами беспроволочной связи и изобрёл мачтовую антенну. Удивительные проекты Теслы – "Wardenclyffe" по беспроволочной передаче энергии, основанный на идее резонансной раскачки ионосферы, автомобиль с электромотором, свечение «ауры» предметов, «лучи смерти» вошли в историю вместе со своим автором 7 января 1943 года, так и не став достоянием человечества.

34

Секция 3 ДОСТИЖЕНИЯ СОВРЕМЕННОЙ ФИЗИКИ

ПРОГНОЗЫ НА БУДУЩЕЕ

35

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ФОТОННОГО И НЕЙТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЙ Нестерук Д.А. Руководитель – профессор, к.т.н. Волков А.Ф. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк den9ee@gmail.com Дозиметрия – раздел прикладной ядерной физики, в котором изучают ионизирующее излучение, физические величины, характеризующие поле излучения или взаимодействие излучения с веществом, а также принципы и методы определения этих величин. Дозиметрия имеет дело с такими физическими величинами ионизирующего излучения, которые определяют его химическое, физическое и биологическое действие. Важнейшее свойство дозиметрических величин – установленная связь между измеряемой физической величиной и ожидаемым радиационным эффектом. Целью работы является разработка и исследование устройства измерения, обнаружения и контроля загрязненности среды радиоактивными элементами. Устройство можно использовать для измерения загрязнённости среды и дальнейшего поиска источника загрязнения. Настоящий прибор разработан для измерения экспозиционной дозы, поглощенной дозы и эквивалента дозы фотонного или нейтронного излучения, а также измерения мощности перечисленных величин. Доза излучения – это величина, используемая для оценки степени воздействия ионизирующего излучения на любые вещества, живые организмы и их ткани. В качестве регистрирующего элемента излучения в дозиметрах применяются газоразрядные индикаторы ионизирующего излучения, основанные на эффекте лавинного пробоя ионизированного пространства, при напряжённости поля, близкой к критической, но не превышающей её. Измерение дозы построено на количестве « пробитий» трубки Гейгера ионизирующей частицей. Сама трубка представляет собой газонаполненный конденсатор, который пробивается при пролёте ионизирующей частицы через объём газа. Дополнительная электронная схема обеспечивает счётчик питанием (как правило, не менее 300 В). Принцип был предложен в 1908 году Хансом Гейгером. В 1928 году Вальтер Мюллер, работая под руководством Гейгера, реализовал на практике несколько версий прибора, конструктивно отличавшихся в зависимости от типа излучения, которое регистрировал счётчик. Данный вариант устройства построен на трубке Гейгера СБМ-20; для подсчёта и вывода данных используется платформа Аrduino Nano. Отличительной особенностью данного прибора является реализация одного из разновидностей дозиметра для применения в домашних условиях, без использования каких-либо узкоспециализированных элементов.

36

ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЛЕПЫХ, ОБЛЕГЧАЮЩЕЕ ОРИЕНТИРОВАНИЕ В ПРОСТРАНСТВЕ Нестерук Д.А. Руководитель – профессор, к.т.н. Волков А.Ф. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк den9ee@gmail.com Зрячие люди получают 90% информации благодаря своим глазам. Зрение для человека – главный орган чувств. Для слепого эти 90% или, по некоторым версиям 80%, приходятся на слух. Люди с нормальным зрением ориентируются в пространстве именно благодаря зрительному восприятию окружающего мира. Для слепого человека сориентироваться в пространстве – непростая задача. Одним из способов ориентирования в пространстве у слепых является способность к эхолокации, подобно дельфинам и летучим мышам. Эту способность могут развить слепые люди. Однако значительно лучшего результата можно достичь благодаря использованию больших возможностей современных электронных средств. Целью работы является создание простого и доступного электронного устройства для облегчения ориентирования в пространстве слепым людям. В основе работы устройства лежит принцип эхолокации, благодаря которому определяется не только наличие предметов и преград на пути следования, но и расстояние до них. Разработанное устройство постоянно сканирует пространство, посылая ультразвуковые импульсы, и пытается обнаружить отражённый от препятствия сигнал. При обнаружении препятствия устройство вырабатывает короткие звуковые сигналы (щелчки) с частотой следования, зависящей от расстояния до препятствия. Чем ближе препятствие, тем чаще слышны звуковые щелчки. Таким образом, с использованием предложенного устройства, слепым людям будет значительно проще ориентироваться в пространстве и обходить препятствия на пути их следования. Проект реализован по модульному принципу с использованием широкодоступной и дешёвой элементной базы. Основным элементом устройства является ультразвуковой датчик HC-SR04, который способен обнаруживать препятствия на расстоянии до 4 метров. Для управления датчиком, обработки измерительного сигнала и преобразования результата измерения расстояния до препятствия в звуковые импульсы используется микроконтроллер Arduino Nano. Основным преимуществом является максимальная простота и доступность разработанного электронного устройства для слепых при достаточно высокой эффективности в использовании. Практическая значимость разработки заключается в облегчении жизни людям, которые вследствие каких-либо причин не могут воспринимать мир с помощью органов зрения.

37

ЦИФРОВАЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ РУЛЕТКА «MULTI ROLL» Захарченко И.А. Руководитель – профессор, к.т.н. Волков А.Ф. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк zaxarchenko.ig@yandex.ru Разработанная многофункциональная цифровая рулетка содержит электронный уровень, ультразвуковой дальномер, измеритель криволинейных поверхностей, цифровой угольник и счётчик оборотов. Отличается от аналогов сенсорным управлением и использованием современного микроконтроллера для оптимизации и управления всеми компонентами устройства с выводом на OLED-дисплей. В основе цифровой рулетки лежат цифровые датчики, с помощью которых производятся измерения с заданной точностью. Данная цифровая рулетка состоит из готовых электронных модулей и компонентов: отладочная плата Arduino pro mini; ультразвуковой датчик расстояния HCSR04; GY-521 – гироскоп акселерометр; измерение длины и криволинейных поверхности осуществляется с помощью энкодера; питание данного устройства осуществляется аккумулятором 3,7 V 1000 mAh, автономность составляет до 2-х месяцев в режиме ожидания и до 1-го месяца постоянной эксплуатации. Особенностью предлагаемого устройства является компактность, многофункциональность, дешевизна и универсальность. Цифровая многофункциональная рулетка была создана по образу аналога зарубежной цифровой рулетки «Measure King 3in1», но была полностью переработана и, в результате, получено новое изделие. Устройство перешло на микроконтроллер и обрело удобный сенсорный интерфейс для навигации по меню, а также достаточно точные в своем диапазоне цифровые датчики. Диапазон измерений дальномера в метрической системе составляет до 3-х метров, в миллиметрах приблизительно до 350 мм. При увеличении дальности измерения будет высокая погрешность, т. к. ультразвуковой датчик измеряет под углом в 15 градусов, а не прямолинейно. Электронный уровень измеряется одновременно в двух плоскостях X и Y, диапазон измерения равен 360 градусов в обе плоскости. Электронный транспортир имеет диапазон измерения в 360 градусов, но можно измерять угол в более высоких диапазонах, так как можно вращать многократно вокруг своей оси, но при неправильной калибровки устройства есть погрешность 2–4 градуса. Также устройство измерения криволинейных поверхностей измеряет сразу в 4-х разных единицах ( миллиметры, сантиметры, дюймы и метры). Диапазон измерения в миллиметрах и сантиметрах может вестись до 1,000 см. Данное устройство можно улучшать в плане точности и функциональности.

38

УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ Анохин А.С. Руководитель – профессор, к.т.н. Волков А.Ф. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк dragon.sasha02@gmail.com Усилитель звуковой частоты (далее УЗЧ) применяется для усиления входного электрического сигнала низкой мощности. УЗЧ работает в диапазоне частот, слышимых человеком, а именно от 16 Гц до 20 кГц. Некоторые экземпляры УЗЧ могут усиливать более широкий диапазон частот (до 100 кГц), превосходящий диапазон слышимых человеком. Это нужно для того, чтобы улучшить амплитудно-частотную характеристику усилителя. Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) показывает зависимость коэффициента усиления от частоты электрического сигнала. Схемотехника УЗЧ бывает разной, но можно выделить несколько распространённых классов, со своими плюсами и минусами. Усилитель звуковой частоты класса А обладает наименьшими искажениями выходного сигнала относительно входного. В данном классе приборы обладают большим недостатком, а именно потреблением энергии при отсутствии входного сигнала и низким КПД. В теории КПД может доходить до 50%, а на практике гораздо меньше. Вследствие этого усилитель имеет существенный нагрев при своей работе. В усилителе звуковой частоты класса АB исправлен первый недостаток класса А. Усилитель обладает меньшим потреблением энергии при отсутствии сигнала, а также обладает более высоким КПД (до 70%). В данной работе УЗЧ работает в классе AB. Выходная мощность УЗЧ зависит от нескольких факторов: напряжения питания, выходных транзисторов и сопротивления динамиков. В нашем случае она равна 100 Вт при сопротивлении нагрузки в 4 Ом. Коэффициент усиления экземпляра зависит от схемы обратной связи и равен 15. Усилитель работает по принципу согласования напряжения. В этом случаи выходное сопротивление гораздо ниже сопротивления нагрузки. Вследствие этого УЗЧ обладает хорошим АЧХ и хорошо подавляет резонанс низкочастотных говорителей. В схему был добавлен переменный резистор 10 кОм, который определяет чувствительность усилителя. В презентационной модели УЗЧ обладает несколькими защитами, а именно: - выходной динамик подключается к выходному каскаду транзисторов только после нажатия кнопки. Это защищает акустику и людей от резкого хлопка при включении; - при пропадании напряжения в сети выходной динамик отключится раньше, чем успеют разрядиться сглаживающие конденсаторы в цепи питания усилителя. Это предотвращает продолжение работы усилителя на остаточном заряде конденсаторов.

39

УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ НА МИКРОСХЕМАХ Спиридонов Р.В. Руководитель – профессор, к.т.н. Волков А.Ф. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк postislaws.24@gmail.com Усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ) – электронный прибор, предназначенный для усиления электрических колебаний, которые соответствуют диапазону частот от 20 Гц до 20000 Гц. В данной работе для сборки усилителя была применена стереофоническая микросхема TDA7377, которая способна обеспечить выходную мощность до 12 Ватт на канал при уровне нелинейных искажений менее 1%. Выбор данной микросхемы был сделан исходя из минимального количества внешних компонентов и питания от однополярного источника. Дополнительная особенность – наличие плавного пуска, который блокирует слышимые переходные процессы во время включения. Поскольку микросхема TDA7377 работает в классе АВ, её КПД не превышает 65%, остальная же мощность уходит на нагрев. Для предотвращения перегрева применена активная система охлаждения с контролем по температуре. При незначительном нагреве микросхема охлаждается массивным алюминиевым теплоотводом, а при достижении температуры 40–45ºС включается вентилятор активного охлаждения и постепенно увеличивает обороты в зависимости от нагрева. Роль предварительного усилителя звука с возможностью регулировки уровня сигнала, тембра низкой и тембра высокой частоты выполняет темброблок, собранный на двух операционных усилителях JRC4558. Данный блок позволяет избирательно корректировать амплитуду сигнала в области низких (~ 20–500 Гц) и высоких (~ 16000–20000 Гц) частот. Для визуального контроля уровня выходного сигнала применены микросхемы AN6884, каждая из которых управляет линейкой из 5 светодиодов. По количеству светящихся светодиодов можно судить о выходной мощности усилителя в конкретный момент времени, что позволяет предотвратить выход из строя как самого усилителя, так и подключенных акустических систем. Для питания всего устройства применен импульсный источник питания мощностью 60 Ватт с выходным напряжением 14 В. Импульсные источники имеют минимальные габариты и вес, высокий КПД, но при этом способны обеспечить высокую мощность. Это позволило изготовить корпус усилителя с минимальными габаритами. Усилители мощности нашли широкое применение как для использования в быту, так и в профессиональной звукозаписи и звуковоспроизведении, что делает их неотъемлемой частью современной электроники.

40

ВЫПРЯМИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ Старцев П.А., Спицын Д.В. Руководитель – профессор, к.т.н. Волков А.Ф. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк pol-stars@yandex.ru Выпрямитель – это электротехническое устройство, предназначенное для преобразования переменного напряжения в постоянное. Выпрямители широко используются в блоках питания компьютеров, на преобразовательных подстанциях электрического транспорта, разнообразных электронных схемах. Основными элементами полупроводниковых выпрямителей являются трансформатор и вентили, с помощью которых обеспечивается одностороннее протекание тока в цепи нагрузки, в результате чего переменное напряжение преобразуется в пульсирующее. Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения к выходным зажимам выпрямителя подключают электрический сглаживающий фильтр. Для регулирования или стабилизации выпрямленного напряжения и тока потребителя к выходным зажимам фильтра подключают регулятор или стабилизатор. Если задачей выпрямителя является лишь преобразование рода тока (выпрямление), их строят на основе неуправляемых вентилей (диодов). В случае, когда на выпрямитель возложено также регулирование уровня напряжения, подаваемого к потребителю, необходимо использование управляемых вентилей (тиристоров). Подобного регулирования требует, например, электрический двигатель постоянного тока для изменения скорости вращения. Существует несколько типов выпрямителей переменного тока: однополупериодный выпрямитель, двухполупериодные выпрямители, выпрямитель с удвоением напряжения, умножитель напряжения и трехфазные выпрямители. Большинство выпрямителей создаёт не постоянный, а пульсирующий ток, для сглаживания пульсаций применяют фильтры. Устройство, выполняющее обратную функцию – преобразование постоянного тока в переменный ток называется инвертором. В данной работе была собрана самая распространенная схема – схема мостового выпрямителя, по которой сделана большая часть всех выпущенных трансформаторных блоков питания. В работе использовался однофазный полномостовый выпрямитель – диодный мост. Задача диодного моста в нашей схеме – выпрямление переменного тока в постоянный и зарядка аккумулятора. Также, для обеспечения наглядности, в схему был добавлен амперметр, который демонстрирует ток зарядки аккумулятора.

41

ДЕТЕКТОРНЫЙ ПРИЁМНИК Балашов Г.С. Руководитель – доцент Лумпиева Т.П. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк grishanyaa77@gmail.com Бурные обсуждения того, кто изобрел радио, не утихают до сих пор. Хорошо известно, что 7 мая 1895 года А. С. Попов на заседании Русского физико-химического общества продемонстрировал в действии первый в мире радиоприемник. И лишь летом 1897 года итальянец Гульельмо Маркони получил патент на аналогичное устройство в Англии. Попов первый продемонстрировал опыт радиотелеграфии, передав радиограмму 24 марта 1896, что произошло до патентной заявки Маркони. Радиостанции Попова широко применялись на морских судах ВМФ России. Сторонники приоритета Маркони считают, что Попов продемонстрировал не радиоприёмник, а всего лишь грозоотметчик, который был усовершенствованным прибором Лоджа. В США изобретателем радио по решению Верховного суда в 1943 г. был признан Никола Тесла. К сожалению, научная общественность не уделила должного внимания не менее важному изобретению А. С. Попова – первому в мире детекторному радиоприемнику, на который он получил патенты, как в России, так и в Англии и Франции. Принимаемые сигналы первых приёмников Попова и Маркони приводили в действие электромагнитный ударник, встряхивающий металлические опилки в когерере для восстановления его сопротивления. Автоматический когерер стал основой первого аппарата для обнаружения и регистрации сигналов (их приёма) в системе беспроволочной связи. Дете́кторный приёмник – самый простой, базовый, вид радиоприёмника. Не имеет усилительных элементов и не нуждается в источнике электропитания – использует исключительно энергию принимаемого радиосигнала. Состоит из колебательного контура, к которому подключены антенна и заземление, и диодного детектора, выполняющего демодуляцию амплитудно-модулированного сигнала. Сигнал звуковой частоты с выхода детектора воспроизводится высокоомными наушниками. Настройка приёмника на частоту радиостанции производится изменением индуктивности контурной катушки или ёмкости конденсатора. Для приёма мощных радиостанций детекторный приёмник требует как можно более длинной и высоко подвешенной антенны, а также правильного заземления. Этим в большой степени определяется чувствительность приёмника. В настоящее время в мире насчитываются свыше 50 тысяч радиостанций и около трех миллионов радиолюбителей, общающихся в коротковолновом диапазоне, а число приемников не поддается учёту. Все современные информационные технологии, включая мобильную связь, беспроводной интернет и спутниковую навигацию, имеют в основе изобретения основоположников радио.

42

ЭКРАНИРОВАНИЕ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ Отченаш М.В. Руководитель – доцент Лумпиева Т.П. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк otchenash78@gmail.com Для уменьшения в определённой области пространства магнитного поля постоянного магнита или низкочастотного переменного магнитного поля переменных токов применяют магнитное экранирование. Магнитное поле полностью экранировать нельзя, его можно лишь до определённой степени ослабить в каком-то конкретном месте. Первый и наиболее простой способ экранирования магнитного поля – применение ферромагнитного экрана (кожуха) в форме цилиндра, листа или сферы. Материал такого кожуха должен обладать высокой магнитной проницаемостью и низкой коэрцитивной силой. Если такой экран поместить во внешнее магнитное поле, то магнитная индукция в ферромагнетике самого экрана оказывается больше, чем внутри экранируемой области, где индукция будет соответственно меньше. Если требуется экранировать переменное магнитное поле, то применяют материалы с высокой электропроводностью, такие как медь. В этом случае изменяющееся внешнее магнитное поле наведёт в проводящем экране индукционные токи, которые охватят пространство защищаемого объёма. Направление магнитных полей этих индукционных токов в экране будет противоположно внешнему магнитному полю, защиту от которого нужно обеспечить. Следовательно, внешнее магнитное поле окажется частично скомпенсировано. Для защиты от низкочастотных помех, порождаемых электрическими сетями (50 Гц), а также для экранирования магнитного поля Земли используют сверхпроводящие экраны. По правилу Ленца, любое изменение магнитного поля в сверхпроводнике порождает индукционные токи, которые своими магнитными полями компенсируют изменение магнитного поля в нём. Возникшие индукционные токи не затухают и поэтому способны оказывать компенсирующее магнитное действие бесконечно долго. Также для уменьшения внешнего магнитного поля можно создать дополнительное магнитное поле, равное по величине, но противоположное по направлению внешнему магнитному полю. Это достигается применением специальных компенсирующих катушек (катушек Гельмгольца) – пары одинаковых соосно расположенных катушек с током, которые разносятся на расстояние радиуса катушки. Независимо от конструкции системы защиты, любая из них нуждается в антивибрационной защите, так как вибрация экрана и датчика способствует порождению самим вибрирующим экраном дополнительных магнитных помех.

43

ВЫБРОС КОЛОННЫ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ ПРИ НЕФТЕГАЗОВОДОПРОЯВЛЕНИИ Лозинский Е.Н. Руководитель – доцент Лумпиева Т.П. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк plozav@mail.ru Одной из особенностей современной нефтегазодобычи является тенденция к ужесточению режимов эксплуатации скважинного оборудования, в том числе и трубных колонн. Трубы нефтяного сортамента, прежде всего насосно-компрессорные и нефтепроводные, в процессе эксплуатации особенно интенсивно подвергаются коррозионно-эрозионному воздействию агрессивных сред и различным механическим нагрузкам. Поэтому даже полное соблюдение режимов и норм добычи не исключает появление аварий на основе природных явлений. Таким явлением является нефтегазоводопроявление. Нефтегазоводопроявление – это регулируемый при помощи оборудования выброс нефти, газа или воды из продуктивного пласта в скважину через устье на поверхность при производстве ремонта, освоения или бурения скважины. Открытый фонтан – это нерегулируемый выброс пластовых флюидов через устье скважины. Он нарушает нормальный процесс бурения, влечет за собой порчу оборудования, а иногда и пожар. Выбросы происходят не только в результате проникновения газа в скважину под превышающим пластовым давлением. Газ может постепенно проникать в раствор в виде мельчайших пузырьков через плохо заглинизированные стенки скважины или вместе с выбуренной породой. Особенно сильно раствор насыщается газом во время длительных перерывов в бурении. Пузырьки газа на забое скважины находятся под сильным давлением, отчего газ сильно сжат, а размеры пузырьков чрезвычайно малы. При циркуляции глинистый раствор поднимается вверх и выносит с собой пузырьки газа; при этом, чем выше они поднимаются, тем меньше становится давление на них и тем больше они увеличиваются в размерах. Наконец, пузырьки становятся настолько крупными, что занимают большую часть объёма раствора, и плотность его значительно уменьшается. Вес столба уже не может противостоять давлению газа, и происходит выброс. Постепенно просачиваясь в скважину, вода и нефть также уменьшают плотность раствора, в результате чего возможны выбросы. Выбросы могут возникать и при понижении уровня бурового раствора в скважине, которое происходит или вследствие потери циркуляции, или во время подъёма труб в случае недолива скважины. Разработка мер по предотвращению аварий позволяет снизить затраты на проведение дорогостоящих буровых работ и этим повысить их эффективность.

44

XFEL: ГИБРИД МИКРОСКОПА С УСКОРИТЕЛЕМ Гармашова В.А. Руководитель – доцент, к.ф.-м.н. Глухова Ж.Л. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк garmashovav@mail.ua Все-таки физика – наука о парадоксах. Ее практическое применение сплошь и рядом подводит нас именно к этой мысли. Вы только представьте себе: объект километровых размеров строится, чтобы при большом увеличении посмотреть на расположение атомов в молекуле и самой молекулы в пространстве. Обычный оптический микроскоп имеет принципиальное ограничение: все, что мы рассматриваем в него, должно быть много больше длины световой волны. Или, предположим, нам хочется запечатлеть какое-то быстрое событие, происходящее с маленькими частицами. Выходом является переход в другой диапазон электромагнитного излучения – исследовать изучаемый предмет не в свете, а в рентгеновском излучении. Рентгеновское излучение используют для исследования структуры молекул уже почти сто лет. Но раньше использовали рентгеновские трубки, теперь к услугам ученых источники рентгеновского излучения большой яркости, которое образуется в кольцевых или линейных ускорителях электронов. На окраине Гамбурга завершилось строительство европейского лазера на свободных электронах. Его сокращенное название XFEL, что расшифровывается так: European x-ray free electron laser, то есть Европейский рентгеновский лазер на свободных электронах. Уникальным Европейский рентгеновский лазер на свободных электронах делает высокая частота вспышек, а именно 27 тысяч в секунду. Такая частота импульсов позволяет ученым снимать кино о сверхбыстрых процессах, исследуя, как один атом взаимодействует с другим, и что происходит на каждом из этапов. Возможность лазера на свободных электронах проследить за действиями в рамках химического цикла, как в видеоролике в режиме замедленной съемки, поможет лучше понять реакцию расщепления воды у растений. Уникальные возможности Европейского XFEL окажут существенное влияние и сформируют основу для создания оптимизированного процесса в промышленных масштабах для получения водорода и жидкого топлива из веществ, таких же дешевых и распространенных, как солнечный свет, вода, углекислый газ и некоторые легкие металлы. При создании новых лекарств специалисты, зная точное расположение атомов в молекулах белков, смогут подобрать вещества, которые будут блокировать или, наоборот, стимулировать их работу. Знание же структуры кристаллов позволит разрабатывать материалы с заданными свойствами.

XFEL – уникальный комплекс для проведения исследований в нанои биотехнологиях, который позволит выйти на новый уровень в области физики, химии, материаловедения, наук о жизни, биомедицине.

45

САМОЛЕТЫ И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ВИБРАЦИИ: ФЛАТТЕР И ШИММИ Атюков Д.А. Руководитель – доцент, к.ф.-м.н. Глухова Ж.Л. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк ada08122001@gmail.com За загадочными словами «флаттер» и «шимми» стоят серьезные проблемы, которые испытывала мировая авиация в начале XX века. В середине 30-х годов при переходе на более высокие скорости самолеты разрушались от быстро нарастающей тряски. Причем нарастание происходило так быстро, что для принятия каких-либо мер у летчика (например, уменьшения скорости полета) обычно не хватало времени. С этим явлением, получившим название «флаттер» (от англ. flutter – дрожание, вибрация), результатом игры сил аэродинамики и резонанса, безуспешно пытались справиться конструкторы во всем мире – самолеты продолжали разваливаться. Проблему удалось решить известному советскому ученому М. В. Келдышу. При отклонении крыла ( или лопасти винта) от положения равновесия возникают: (1) упругая сила, которая стремится вернуть его в исходное положение, (2) инерционная сила, которая приводит к тому, что крыло совершает колебание, « проскакивая» положение равновесия, и (3) дополнительная аэродинамическая сила, связанная с дополнительным местным изменением угла атаки из-за скручивания крыла. Приток энергии к крылу совершается через движения кручения и главным образом через связи между движениями кручения и изгиба. Особую роль в характеристике этого процесса играют два параметра, определяющие количество и даже знак подводимой к крылу энергии: 1) взаимное положение центра жесткости и центра инерции; 2) взаимное положение центра жесткости и аэродинамического фокуса. Совмещение упомянутых выше трех точек приводит к разрыву обеих инерционных связей и аэродинамической связи, передающей энергию от кручения к изгибу. Это приводит к тому, что энергетический цикл разрывается, и флаттер становится невозможным. Со временем увеличение посадочной скорости самолетов выявило еще один эффект. Интенсивные самовозбуждающиеся колебания передней стойки шасси, приводящие к поломке во время взлета и посадки самолета, получили название в честь танца начала XX века – шимми. Шимми возникают, если колесо по какой-то причине получило боковое ускорение. При этом упругие силы стремятся вернуть стойку шасси в исходное положение, но она проскакивает его за счет инерции, и процесс повторяется. Келдышем были найдены простые конструктивные решения для устранения эффекта шимми. Работы М. В. Келдыша по проблемам в самолетостроении середины 40-х годов положили начало новым подходам к применению математических методов для решения проблем гидро- и аэродинамики.

46

ТЕЛЕСКОП ГОРИЗОНТА СОБЫТИЙ Слепченко В.С. Руководитель – доцент, к.ф.-м.н. Глухова Ж.Л. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк inconscientes@mail.ru Черные дыры – необычные космические объекты, имеющие гигантские массы и исключительно компактные размеры. Сила притяжения черной дыры настолько велика, что даже свет не способен ее преодолеть. Однако на некотором расстоянии от нее излучение все-таки может победить гравитацию – и вот эта воображаемая граница и называется горизонтом событий. Вокруг идеально круглой черной дыры видны гигантские облака газа, разогретые до невероятных температур. Когда черная дыра погружена в яркий диск светящегося газа, там должна образоваться темная область, напоминающая тень. Это явление, предсказываемое общей теорией относительности Эйнштейна, никогда раньше не наблюдалось. Но был создан телескоп нового типа, позволивший подтвердить теоретические расчеты. Телескоп горизонта событий (англ. Event Horizon Telescope, EHT) – международный проект по созданию большого массива телескопов, состоящего из глобальной сети радиотелескопов и объединяющего данные нескольких станций интерферометрии (VLBI). Телескопы, входящие в коллаборацию EHT, работают вместе, используя метод радио-интерферометрии со сверхдлинной базой, подразумевающий синхронизацию наблюдений по всему миру для формирования одного огромного телескопа, размеры которого соизмеримы с размером Земли. Только так всему кластеру хватило чувствительности для наблюдения за абсолютно черным объектом. Данные, полученные со всех радиотелескопов, анализируются и преобразуются в изображение на суперкомпьютерах, размещенных в Институте радиоастрономии Макса Планка и обсерватории MIT Haystack Observatory. Стоит заметить, что интерферометр не эквивалентен громадному телескопу и получает не само изображение, а часть его фурье-образа. Применив к полученным данным обратное преобразование, можно восстановить картинку, но она будет отличаться от результата наблюдений на гипотетическом телескопе с огромной заполненной апертурой. Основной задачей Телескопа горизонта событий было получение первого изображения тени сверхмассивной черной дыры. Ученым удалось это сделать в апреле 2019 года. Черная дыра, изображение которой астрофизики предъявили миру, находится в созвездии Девы, в центре галактики Messier 87. Работа телескопа преследует значимые научные цели: тестирование общей теории относительности, понимание аккреционных процессов вокруг черных дыр, изучение релятивистских струй. EHT открывает перед учеными новый путь изучения самых необычных объектов Вселенной, предсказываемых общей теорией относительности Эйнштейна.

47

РОБОТИЗИРОВАННАЯ ХИРУРГИЯ – ДОСТИЖЕНИЕ XXI ВЕКА Караманешт Н.М. Руководитель – старший преподаватель Малашенко Т.И. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк karamanesht02@mail.ru Хирургия – древнейшая медицинская специальность. В давние времена прижигание ран или извлечение осколков оружия из тела человека уже считалось хирургической операцией. На сегодняшний день медицина приобретает абсолютно новый уровень, соответствующий современным стандартам.

XXI век – век модернизации, усовершенствования и апгрейдов. Роботизированная хирургия является революционной технологией, которая открывает совершенно новый этап в общем развитии хирургии нашего времени. Достигается высокий уровень надежности и функциональности робототехнических систем, который постепенно расширяет возможности хирургов и помогает совершенствоваться медицине. Внедрение «роботов-хирургов» в медицинские процессы позволяет выполнять операции с непревзойденной точностью, о которой ранее можно было только мечтать. Вопреки распространенному мнению хирургический робот не проводит операции самостоятельно. Это так называемый «раб», управляемый человеком, т. е. это не робот в полном смысле слова (обладающий интеллектом и способностью реагировать автоматически). Робот помещается над пациентом под наркозом, а хирург сидит перед консолью рядом с операционным столом. Врач видит трехмерное HD-изображение области операции, передаваемое камерой робота, и использует специальные джойстики для управления сверхточными движениями роботизированной руки, к которой прикреплены сверхчувствительные датчики. Данные операции имеют ряд преимуществ: гораздо меньшие разрезы, меньшие боли в области раны, более быстрый период заживления раны, уменьшение кровопотери во время операции, улучшенная возможность визуального восприятия тканей, более точный контроль хирургических инструментов, а также минимальный риск осложнений в период реабилитации. Система управления роботом-манипулятором позволяет имитировать естественное движение рук хирурга. Наряду с преимуществами имеются и недостатки роботизации в медицине. Существенный недостаток таких роботизированных операций – это, конечно, высокая стоимость. Если в 2000 году с появлением первого робота-манипулятора стоимость операции с его участием оценивалась в 50000$, то сейчас цена составляет около 2000$, т. е., несмотря на существенное снижение, остается довольно высокой.

48

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА В МЕДИЦИНЕ Воронецкая А.С. Руководитель – старший преподаватель Савченко Т.А. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк voronetskaya.anechka@mail.ru Ядерная физика – молодая наука, но темпы ее развития настолько высоки, что уже сегодня достижения физиков-ядерщиков поражают своей масштабностью. Благодаря ядерной физике промышленность вооружилась атомными электростанциями и реакторами для опреснения воды и получения трансурановых элементов. Техногенные катастрофы поставили перед учеными новую задачу – научиться использовать ядерную физику, максимально обезопасить окружающую среду и человека от возможных негативных последствий. Способность атомных ядер испускать γ-кванты дало возможность использовать их в медицине. Диагностика органов человека основана на способности организма накапливать в тканях некоторые химические элементы. Костная ткань выделяет из организма и накапливает фосфор, кальций и стронций, щитовидная железа – йод, печень – красители. При этом больной и здоровый органы характеризуются разной скоростью накопления веществ. Особо широкое применение нашли γ-радиоактивные изотопы йода, коллоидного золота, фосфора. Йод используют при диагностике отклонений щитовидной железы. Здоровая щитовидная железа накапливает до 10% введенного йода в течение двух часов. Если же активность железы повышена или понижена, то налицо нарушение ее нормального режима. Количество накопленного железой йода определяется γ-счетчиками, улавливающими γ-излучение радиоактивного изотопа. Для здорового органа существует оптимальная интенсивность излучения по прошествии определенного времени. Сравнивая это значение с экспериментальным, можно сделать вывод о состоянии органа. Исследование работы печени также можно проводить с помощью изотопа йода, если пометить им специальный органический краситель бенгал-роз. Скорость перехода краски из крови в печень, время задержки в печени и скорость выведения из печени во внешнюю среду определяются состоянием печени. Изменение концентрации красителя в печени устанавливают, регистрируя γ-счетчиком интенсивность излучения изотопа йода. Радионуклиды используются для выявления злокачественных образований в различных органах. Диагностика онкологических заболеваний основана на том, что клетки опухоли накапливают радиоактивный препарат иначе, чем здоровые ткани. Широко известен метод лучевой терапии, базирующийся на воздействии излучением на нервную систему или на заболевший орган.

49

ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ Омельченко Е.В. Руководитель – старший преподаватель Савченко Т.А. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк zhora.omelchenko@inbox.ru Черные дыры – это самые загадочные объекты Вселенной. Они представляют собой огромную массу и плотность, сжатую в одну точку. Определяющим свойством черной дыры является ее горизонт. Это граница, преодолев которую ничто, даже свет, не сможет вернуться обратно. Можно представить горизонт черной дыры как сферу, и ее диаметр будет прямо пропорциональным массе черной дыры. Поэтому чем больше массы падает в черную дыру, тем больше становится черная дыра. Однако по сравнению со звездными объектами они имеют крошечные размеры. Радиус черной дыры массой с планету Земля, например, всего несколько мм. Радиус черной дыры – радиус Шварцшильда, который впервые вывел черные дыры как решение для общей теории относительности Эйнштейна. Когда вы пересекаете горизонт, ничего особенного не происходит из-за принципа эквивалентности Эйнштейна, из которого следует, что нет разницы между ускорением в плоском пространстве и гравитационным полем, создающим кривизну пространства. То, что вы испытываете на горизонте, зависит от приливных сил гравитационного поля. Эти силы зависят от массы самой черной дыры, и чем больше ее масса, тем меньше силы гравитационного поля. Для лучшего понимания происходящего ученым необходима теория квантовой гравитации. На сегодняшний день известно четыре разных типа черных дыр: «черные дыры солнечной массы», «сверхмассивные черные дыры», которые находятся в центрах некоторых галактик и масса которых в миллиард раз больше масс черных дыр первого типа. Существует идея: в Большом адронном коллайдере могут образовываться крошечные черные дыры с массами, близкими массе бозона Хиггса. Стивен Хокинг в 2016 г. предположил, что только горизонт событий может считаться черной дырой. Они могут испускать излучения за счет квантовых эффектов веществ, впервые обнаруженные Хокингом и впоследствии названные «излучениями Хокинга». Испуская эти излучения, черная дыра как бы испаряется, теряя массу и сокращаясь. Ученые ищут выход в излучениях черной дыры, так как в них хранится информация о том, из какой материи формировалась черная дыра. Хокинг считал, что информация хранится на горизонте событий и может вызывать крошечные смещения частиц, в которых и должна быть информация о попавшей внутрь материи. Таким образом, исчезновение поступающей информации в черные дыры является одной из самых больших загадок вселенной.

50

ОБНОВЛЕНИЕ СТАНДАРТОВ ПО ТЕХНОЛОГИИ БЕССВИНЦОВОЙ ПАЙКИ Смирнова А.Ю. Руководитель – старший преподаватель Тараш В.Н. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк sonnett@mail.ua В связи с тяжелой экологической обстановкой международная ассоциация производителей электроники (IPC) приняла ряд стандартов 2011/65/EU, или RoHS Директиву, которая устанавливает требования по обязательному контролю содержания опасных и вредных для человека и окружающей среды веществ (свинец, ртуть и др.) в потребительской и промышленной электронике в рамках обязательной СЕ сертификации. Действие директивы RoHS не распространяется на высоконадежные применения ( военная, космическая техника), где не допускается использование бессвинцовых припоев из-за эффекта « кошачьих усов» – невероятно тонких металлических токопроводящих наростов, появляющихся на поверхности твердого олова, которые могут привести к короткому замыканию в электрических цепях и отказу изделия. Росту « усов», в первую очередь, способствуют условия хранения: температура в диапазоне от 50°C и 90°C, а также влажность воздуха более 75%. Также следует учитывать технологические факторы: условия осаждения и толщину слоя олова; микроструктуру олова и направление роста кристаллов; совместное осаждение легирующих металлов. Этот эффект усиленно изучается в связи с переходом электронной промышленности на производство бессвинцовых компонентов. Отказ от использования свинца для пайки электронной аппаратуры связан с тем, что, свинец оказывает вредное воздействие на здоровье человека. Кроме того, термические нагрузки ухудшают прочностные характеристики припоев Sn6xPb3x. На данное время разработан ГОСТ Р 56427-2015, включающий рекомендации по использованию бессвинцовых и свинцово-оловянных припоев для пайки электронных модулей. Разработано несколько десятков припоев без содержания свинца (предлагается, например, сплав Sn/Ag/Cu). Но по качеству пайки они не являются эквивалентом стандартному припою ПОС61 (Sn63/Pb37), поскольку имеют высокую температуру плавления (выше 231,9оC) и образуют в процессе эксплуатации микроскопические нитевидные кристаллы олова значительных размеров. Без смягчающего эффекта свинца такие сплавы более ломки, не обладают хорошей смачиваемостью, требуют более активных флюсов. Внедрение бессвинцовых технологий ведет к изменению технологий пайки и инфраструктуры сборочных производств. Потребуется тщательное исследование на предмет определения ключевых характеристик процесса, его использования и долгосрочной надежности конечной продукции.

51

ВОЛНЫ В ГЕОЛОГИИ Королев Н.В. Руководитель – старший преподаватель Тараш В.Н. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк korolnick2000@mail.ru Важный источник информации о структуре нашей планеты – сейсмология, наука, изучающая распространение сейсмических волн в недрах Земли. Земля состоит из земной коры, верхней мантии, нижней мантии, внешнего жидкого ядра и твердого внутреннего ядра. Конвективные движения в мантии приводят в движение литосферные плиты земной коры, те сталкиваются и происходят землетрясения. Они являются основным источником сейсмических волн. Сейсмические волны делятся на 2 типа: поверхностные и объёмные. Поверхностные волны двигаются только вблизи поверхности Земли и вдоль неё. Объёмные волны распространяются вглубь планеты. Их разделяют на продольные (P-волны) и поперечные (S-волны). Волны меняют направление и распространяются по криволинейным траекториям, когда проходят сквозь слои разной плотности (явление преломления или рефракция). Хорватский геофизик Андрий Мохоровичич изучал данные сейсмологических станций в районе Загреба. Станции регистрируют волны от землетрясения. Измерив время, за которое они прошли расстояние от очага до станции, можно определить скорость волны. Время прохождения пропорционально проходимому расстоянию. Волны, распространяясь по дугам, погружаются глубже, в среду с большей плотностью, а соответственно, повышается скорость проходимости. На расстоянии в 30 км они были зарегистрированы через 5 секунд, в 60 км – через 10 и т. д. Начиная с расстояния в 150 км, скорость распространения волн резко увеличивается, потому что волна по своей дуге проходит через более плотную среду. То есть в этом месте Земля разделяется на два слоя. Граница между ними называется границей Мохоровичича. Границу между ядром и мантией открыл Бено Гутенберг. Данные с сейсмических станций показали, что S-волны регистрируются не везде и имеют обширные теневые зоны. Если источник волн находится на 0о (в самой северной точке планеты), то до 104о будут регистрироваться оба типа волн, но после 104о и до 180о – только P-волны. Это происходит потому, что на их пути находится внешнее жидкое металлическое ядро земли. Граница, разделяющая мантию и внешнее ядро, находится на глубине 2900 км. Современная сейсмология позволяет нам уточнить имеющиеся сведения, узнать историю формирования Земли и спрогнозировать её дальнейшую геологическую активность.

52

ИССЛЕДОВАНИЯ СТИВЕНА ХОКИНГА В КОСМОЛОГИИ И КВАНТОВОЙ ГРАВИТАЦИИ Пащенко П.В. Руководитель – старший преподаватель Тараш В.Н. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк Apolinaruya55@mail.ru Стивен Хокинг – английский физик-теоретик, космолог, астрофизик, писатель – родился в 1942 году в Оксфорде. В 1962 году он закончил Оксфордский университет. До последних дней работал директором по научной работе Центра теоретической космологии Кембриджского университета. В 1974 году Хокинг стал членом Лондонского Королевского общества. Основные области исследований Хокинга – космология и квантовая гравитация. Среди главных достижений ученого – применение термодинамики к описанию черных дыр, разработка теории об « испарении» черных дыр за счет излучения, впоследствии получившего название «излучение Хокинга». В 2004 году Хокинг представил доклад, в котором он изложил свою точку зрения на разрешение парадокса исчезновения информации в чёрной дыре. Совместно с физиком Джеймсом Хартли им была предпринята попытка написания «Волновой функции Вселенной» – математического выражения, которое могло бы вместить всю историю развития Вселенной. Хокинг утверждал, что в происхождении Вселенной нет никакой глобальной тайны. Она вполне могла породить себя из «ничего». Согласно теории Большого взрыва, сначала она существовала, как крохотная, но очень горячая частица с огромной плотностью, бесконечной массой и, как следствие, бесконечной гравитацией. Хокинг разработал механизм, обьясняющий излучение черных дыр на основании пременения законов квантовой миханики. Пространство наполнено виртуальными частицами, которые материлизуются парами и, встречаясь, аннигилируют. Вблизи черной дыры одна из пары частиц может упасть в нее, и тогда у второй не останется пары для аннигиляции. Такие « брошенные» частицы и образуют радиацию, которую излучает черная дыра. Это излучение показало, что гравитационное сжатие не настолько окончательно, как было принято считать ранее. Большое внимание ученый уделял популяризации науки. Вышедшие книги «Краткая история времени», «Чёрные дыры и молодые вселенные», «Мир в ореховой скорлупке», «Кратчайшая история времени», в соавторстве с Леонардом Млодиновым, книга для детей «Джордж и тайны вселенной» и другие принесли ему мировую известность. Научное наследие Хокинга, приоткрывшее нам тайны рождения Вселенной, вся жизнь ученого являются символом неограниченных возможностей человеческого разума.

53

ЭФФЕКТИВНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ Кириченко Д.А. Руководитель – зав.кафедрой, к.ф.-м.н. Хорунжий И.А. Белорусский национальный технический университет, г. Минск Республика Беларусь dmitrij.kirichenko.2000@list.ru В настоящее время весьма актуальна задача повышения эффективности охлаждения различных полупроводниковых приборов ( лазерных диодов, микросхем и т. п.). Особенностью данных устройств является то, что тепловыделение происходит в очень малом объеме. Плотность теплового потока, который необходимо отводить от устройства, может достигать при этом 100 Вт/см2 и более. Традиционные системы охлаждения, использующие воздушные радиаторы и вентиляторы, могут обеспечить отведение тепловых потоков плотностью до 15 Вт/см2. Для достижения более высокой эффективности охлаждения необходимо использовать иные физические принципы, например, устройства, использующие фазовые переходы первого рода. Одним из таких устройств является термосифон. Термосифон – это герметично закрытый контейнер, из которого удален воздух, а контейнер частично заполнен жидкостью. При нагреве нижней части жидкость испаряется, и поглощенное при этом тепло переносится парами к охлаждаемому верхнему концу термосифона. После конденсации паров тепло отдается окружающей среде, а жидкость стекает в нижнюю часть объема под действием силы тяжести, и процесс повторяется. Принцип действия термосифона очень близок принципу действия тепловой трубы. Главным отличием термосифона от тепловой трубы является отсутствие на внутренней поверхности термосифона капиллярной структуры, поэтому термосифон может работать только в вертикальном положении. Целью данной работы было определение эффективной теплопроводности термосифона. Термосифон был изготовлен из медной трубки длиной 1 м, диаметром 2 см и примерно на четверть объема заполнялся дистиллированной водой. При интенсивном кипении воды в трубке в течение 2–3 минут воздух из трубки вытеснялся паром, после чего термосифон герметично закрывался. С изготовленным термосифоном экспериментально изучалась динамика изменения температуры верхней его части при поддержании температуры нижней части, равной температуре кипения воды. Затем методом компьютерного моделирования подбиралось эффективное значение коэффициента теплопроводности для данного устройства. В результате проведенного эксперимента и компьютерного моделирования было установлено, что эффективный коэффициент теплопроводности термосифона составлял примерно 1250 Вт/(м·К), что в три раза выше теплопроводности меди и сравнимо с теплопроводностью алмаза. Данный результат свидетельствует о высокой эффективности термосифона.

54

МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИФРАКЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЫСТРОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ Серенкова Е.П. Руководитель – зав.кафедрой, к.ф.-м.н. Хорунжий И.А. Белорусский национальный технический университет, г. Минск Республика Беларусь khorunzhii@bntu.by Распределение интенсивности лазерного излучения по площади сечения пучка играет важную роль при практическом применении лазеров для отжига полупроводников, лазерной закалки металлов, применении лазеров в медицине и т. д. В то же время, задача расчета распределения интенсивности является весьма сложной, т. к. необходимо решать волновое уравнение, которое в общем случае не имеет аналитического решения, поскольку распространение излучения может сопровождаться нелинейными эффектами. При численном решении указанной задачи может с высокой эффективностью применяться быстрое преобразование Фурье ( БПФ) [1]. Суть методики применения БПФ заключается в том, что функция, описывающая распределение напряженности электрического поля электромагнитной волны на выходе из лазера, разлагается в ряд Фурье. После подстановки этого ряда в волновое уравнение оно превращается в систему обыкновенных дифференциальных уравнений, которые легко решаются. Вычислив значения коэффициентов Фурье для сечения, расположенного на заданном расстоянии от лазера, и сделав обратное преобразование Фурье, можно получить распределение интенсивности излучения по сечению лазерного пучка в интересующем нас месте. При проведении данного исследования была написана компьютерная программ в среде Delphi, реализующая данный алгоритм расчета, и проведены вычисления распределений интенсивности лазерного излучения на обрабатываемой лазером поверхности при различных начальных распределениях интенсивности излучения по сечению пучка и для разного количества открытых зон Френеля. Полученные результаты очень хорошо согласуются с литературными и экспериментальными данными. Следует отметить, что при реализации данной методики необходимо осуществлять разложение начального распределения напряженности электрического поля электромагнитной волны по квадратной сетке, число узлов N по каждой стороне которой должно быть одинаковым и представлять собой целую степень числа 2. На краях сетки напряженность электрического поля волны должна стремиться к нулю. Применение БПФ позволяет существенно сократить время расчета.

[1]. Fleck, J.A. Time-Dependent Propagation of High Energy Laser Beams through the Atmosphere/ Fleck J.A., Morris J.J., Feit M.D.// Applied Physics. 1976. V. 10, No. 2.

P. 129–160.

55

СОВРЕМЕННЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ: ИСТОРИЯ, ПРНЦИПЫ, ВОЗМОЖНОСТИ И ПРИМЕНЕНИЯ Позняков П.А. Руководитель – профессор, д-р ф.-м.н. Зенькевич Э.И. Белорусский национальный технический университет, г. Минск Республика Беларусь paznyakou@bntu.by В соответствии с решением Европейской академии технологических исследований, нанотехнология – это совокупность процессов, позволяющих создавать и изучать устройства и материалы на атомарном, молекулярном или макромолекулярном уровне с размерами 100 нм, свойства которых существенно отличаются от таковых для более крупных структур. Принципиальными свойствами наноструктр являются самоорганизация и специфическая зависимость их физико-химических характеристик от размеров, а также резкое возрастание отношения поверхность/объем в наноструктурах различного типа (полупроводниковые нанокристаллы, углеродные нанотрубки, наноалмазы), что обеспечивает формирование уникальных электрических, магнитных, оптических, физико-химических и механических свойств такого рода объектов. В докладе рассматриваются исторические аспекты становления и развития этого направления, а также показывается, что в ХХI веке нанотехнологии как развитие естественных наук (в том числе и физики) становится предметом фундаментальных и практических исследований. Обосновывается, что перед учеными и практиками Беларуси стоит серьезная инновационная задача – создание и развитие новой наукоемкой отрасли (включающей наноматериалы, наноэлектронику, нанобиологию, наномедицину), открывающей множество перспективных приложений и, прежде всего, в областях, связанных с улучшением качества жизни людей. При подготовке кадров – это, прежде всего, мультидисциплинарное фундаментальное образование, сочетающее наряду с общими дисциплинами серьезную подготовку в области химии, физической химии, молекулярной физики, физики конденсированного состояния с учетом квантово-размерных эффектов, информатики и биоинформатики, биологии и медицины, материаловедения и т. д. В заключительной части доклада кратко рассмотрены вопросы пространственного масштабирования для объектов и процессов в наномире. Приведен ряд примеров наносистем: природный фотосинтез, углеродные наноматериалы (фуллерены, наноалмазы, углеродные нанотрубки, графен), полупроводниковые нанокристаллы. Рассмотрены некоторые вопросы бионанотехнологий (фотосенсибилизированная генерация синглетного кислорода нанобиоконъюгатами, нановолокна, нанолитография и т.д.). Работа выполнена в рамках ГПНИ «Конвергенция-2020 3.03» и Гранта Президента Республики Беларусь в науке на 2020 г.

56

ВЗАИМОСВЯЗЬ ФИЗИКИ И ЭКОЛОГИИ Александрова А.А. Руководитель – доцент, к.х.н. Щебетовская Н.В. ГОУ ВПО «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры», г. Макеевка nvs_phyz@mail.ru Термодинамические системы неживой и живой природы далеки от равновесия. Они представляют собой потоки энергии и вещества, в которых происходят процессы самоорганизации, базирующиеся на фундаментальных физических принципах. Технический прогресс последних столетий, обусловленный развитием физики и других фундаментальных наук, поставил на службу человеку многие явления природы. Вместе с тем, их эксплуатация должна производиться с учетом влияния на окружающую среду. Тепловые машины: их эксплуатация вызывает парниковый эффект, загрязнения почвы, водоемов и воздуха; борьба с негативными последствиями заключается в повышении КПД двигателей, использовании более эффективного топлива, улавливании выхлопных газов и т. д. Диффузия: это явление в природе часто является причиной распространения загрязняющих веществ, например, при работе металлургических заводов; вибрация и шум; вибрация – фактор с высокой биологической активностью; некоторые ее виды служат причинами патологических состояний организма; вибрация связана и с проблемой нежелательных шумов: при воздействии высокого уровня звуков могут наступить различные патологии; электромагнитные поля (ЭМП): их распространяет бытовая техника и средства связи. Доказано негативное влияние некоторых искусственных ЭМП на состояние здоровья живых существ; например, электромагнитное излучение, идущее от блока питания компьютера, распределяется на 2,5 м. Другая бытовая техника, работающая от сети переменного тока, также является источником электромагнитных полей: СВЧ-печи, мощные холодильники, электроплиты и т. п.; ионизирующее излучение: его действие на биообъекты может быть губительным, могут наблюдаться симптомы от кратковременных изменений состава крови и усталости до рвоты, а в долговременной перспективе – онкологических заболеваний; медикопрофилактические мероприятия помогают защитить организм от поступления в него радионуклидов.

57

ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ Карабан И.М. Руководитель – доцент, к.х.н. Щебетовская Н.В. ГОУ ВПО «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры», г. Макеевка nvs_phyz@mail.ru Электричество не относится к накопительным ресурсам. На сегодняшний день нет эффективных технологий, позволяющих аккумулировать энергию, выработанную генераторами, поэтому передача электроэнергии потребителям относится к актуальным задачам. В стоимость ресурса входят затраты на его производство, потери при транспортировке и расходы на монтаж и обслуживание ЛЭП. При этом от схемы передачи напрямую зависит эффективность системы электроснабжения. В энергетике принято разделять линии электропередач (ЛЭП) на виды в зависимости от следующих показателей. 1) В зависимости от исполнения они могут быть двух видов: воздушные (передача электричества осуществляется с использованием проводов), кабельные (укладка кабельных линий непосредственно в грунт или в специально предназначенные для этой цели инженерные системы). 2) Вольтаж (низковольтные с напряжение ниже 1 кВ; средние – от 1 до 35 кВ; высоковольтные – 110–220 кВ; сверхвысоковольтные – 330– 750 кВ; ультравысоковольтные – свыше 750 кВ). 3) Разделение по типу тока при передаче электричества. 4) Классификация в зависимости от назначения (линии от 500 кВ для сверхдальних расстояний; ЛЭП магистрального назначения – 220–330 кВ; ЛЭП 35–150 кВ относятся к распределительным; ЛЭП с напряжение до 20 кВ служат для подключения потребителей к электрической сети. Сопротивление проводов можно существенно снизить, охладив их до сверхнизких температур. Это позволило бы вывести эффективность передачи электроэнергии на качественный уровень и увеличить протяженность линий для использования электроэнергии на большом удалении от места ее производства. К сожалению, доступные на сегодняшний день технологии не могут позволить использования сверхпроводимости для этих целей ввиду экономической нецелесообразности. Осуществить передачу электроэнергии можно двумя способами: методом прямой передачи (применяется в воздушных и кабельных ЛЭП) и преобразуя электричество в другой вид энергии (открывает перспективы беспроводного снабжения потребителей). К сожалению, на текущий момент возможности транспортировки электричества беспроводным способом сильно ограничены, поэтому об эффективной альтернативе методу прямой передачи говорить пока рано. Исследовательские работы в этом направлении позволяют надеяться, что в ближайшее время решение будет найдено.

58

КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Шацков Р.О. Руководитель – доцент, к.х.н. Щебетовская Н.В. ГОУ ВПО «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры», г. Макеевка nvs_phyz@mail.ru Кристаллизация как технологический метод широко используется в химической и родственных отраслях промышленности, а также в лабораторной практике при различных научных исследованиях. Путем кристаллизации получают твердые продукты в виде слитков, блоков, гранул, чешуек и т. п., выделяют различные вещества из растворов, разделяют смеси на фракции, осуществляют глубокую очистку веществ от примесей, выращивают монокристаллы. Например, метод фракционной кристаллизации расплавов применяется в производстве таких крупнотоннажных продуктов, как бензол, нафталин, антрацен, фенантрен, изомеры ксилола, а также при очистке нефтепродуктов от предельных углеводородов. Особый интерес представляют эти вещества в кристаллическом состоянии. Так, изучение структуры кристаллов гидрохинона послужило началом создания т. н. клатратной химии. Многие низкомолекулярные органические соединения (нафталин, дифенил, антрацен, резорцин и др.) являются хорошими полупроводниками, поэтому выращиванию кристаллов уделяется большое внимание. В последнее время низкомолекулярные органические соединения и их смеси стали широко использоваться в качестве теплоаккумулирующих материалов на основе фазовых превращений. Теория кристаллизации расплавов достаточно хорошо развита; она опирается, в целом, на экспериментальные исследования неорганических веществ. Низкомолекулярные же органические соединения зачастую выступают в этой теории в качестве модельных, в которых не рассматривается связь между параметрами кристаллизации с молекулярным и кристаллическим строением углеводородов. Изучение особенностей кристаллизации расплавов низкомолекулярных органических веществ в настоящее время является актуальной научнотехнической задачей, поскольку условия кристаллизации имеют решающее значение в формировании микро- и макроструктуры кристаллов, определяют их качество и различные физические и химические свойства. Установленные нами закономерности кристаллизации ароматических соединений (бензол, нафталин, дифенил, дибензил, изомеры дигидроксибензолов) могут быть рекомендованы в практике получения качественных кристаллов в виде слитков, блоков, гранул и др., а их смеси – в качестве теплоаккумулирующих материалов на основе фазовых превращений.

59

КАК РАБОТАЕТ «СТЕЛС» Шишалов В.Ю. Руководитель – доцент, к.х.н. Соболь О.В. ГОУ ВПО «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры», г. Макеевка shishalov00@mail.ru Технология «Стелс» на сегодняшний день остается на передовицах военной инженерии. Она перевернула фундамент мировой авиации, сделав самолеты главным тактическим оружием на поле боя. Впервые истребители-невидимки были представлены миру после нашумевшей операции «Буря в пустыне». Американские инженеры сотворили чудо, выпустив в широкое производство самолеты F-117. Разработкой новой технологии занималась компания «Локхид». Невидимки могли без труда влететь в любое хорошо охраняемое воздушное пространство и ликвидировать цель, оставаясь незамеченными для местных локаторов. «Стелс» – самолет, который незаметен для большинства радиолокаторов и техники, сканирующей в инфракрасном спектре. Обычные авиационные единицы, попадая в диапазон излучающих волн, улавливаются оборудованием. Этот эффект достигается благодаря отражению радиосингала от корпуса самолета. Чем больше площадь рассеивания, тем выше вероятность обнаружения объекта. Крупный бомбардировщик имеет показатель около 100, истребитель – до 12, а американский самолет «Стелс» – 0,3 кв.м. Фундаментом технологии невидимки считаются две составляющие: максимальное поглощение излучения от локаторов поверхностью корпуса и отражение волн в направлении, не входящем в диапазон поиска РЛС. Решением этих задач стало специальное покрытие и угловая форма самолета. Для поглощения радиоизлучения используется ферромагнитное покрытие, которое нанесено на весь корпус объекта. Когда на данную поверхность попадают волны, под действием микроскопических магнитных частиц они перенаправляются с повышенной частотой в другую от РЛС сторону. Таким образом, энергия излучения истрачивается. Для улучшения свойств незаметности все оборудование и принадлежности в самолете сделаны из углеродного волокна. Также для перенаправления радиолучей было решено сконструировать корпус и крылья из плоскостей, без закруглений поверхности. Самолет-невидимка «Стелс» имеет специальные турбореактивные двигатели. Отличием от традиционных является использование диффузора перед компрессором, что позволяет отражать излучение внутрь двигателя, тем самым нейтрализуя его.

60

CЦЕПНЫЕ СВОЙСТВА ШИН Сайченко Д.А., Болибчук А.А. Руководитель – доцент, к.х.н. Соболь О.В. ГОУ ВПО «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры», г. Макеевка cluck@mail.ru Управляемость и проходимость автомобиля в большой степени зависят от типа установленных шин. Для обеспечения наилучших и безопасных условий движения необходимо, чтобы шины соответствовали вашему автомобилю, а также условиям их эксплуатации. Способность нормально нагруженного колеса воспринимать или передавать касательные силы при взаимодействии с дорогой является одним из важнейших его качеств, способствующих движению автомобиля. Хорошее сцепление колеса с дорогой повышает управляемость, устойчивость, тормозные свойства, т. е. безопасность движения. Недостаточное сцепление, как показывает статистика, является причиной 5–10% дорожнотранспортных происшествий при движении по сухим дорогам и до 25–40% – по мокрым. Это качество колеса и дороги принято оценивать коэффициентом сцепления F. С учетом климатических и дорожных условий в ряде стран установлены минимальные значения F в пределах 0,4…0,6. Коэффициент сцепления зависит от конструкции шины, внутреннего давления, нагрузки и других условий работы, но в большей степени от дорожных условий. Рисунок протектора оказывает наибольшее влияние на сцепление. Увеличение насыщенности рисунка протектора обычно повышает сцепление. Влияние рисунка протектора весьма велико при качении шины по гладким покрытиям. Расчленение протектора улучшает сцепление шины с мокрым покрытием благодаря лучшему вытеснению воды с площади контакта, а также благодаря повышению давления. Ускорению выхода воды с площади контакта способствуют расширение канавок, спрямление их, уменьшение ширины выступов. Сцепление улучшается при более вытянутых выступах рисунка протектора, а наименьший коэффициент сцепления наблюдается при квадратных и круглых выступах. Щелевидные канавки не имеют больших проходных сечений, но создают значительные давления на краях и как бы вытирают дорогу. При удалении влаги возникают условия сухого и полусухого трения, что резко повышает коэффициент сцепления. При снижении высоты выступов рисунка протектора удаление воды из зоны контакта замедляется из-за уменьшения проходных сечений канавок и, соответственно, ухудшается сцепление шины с дорогой. Значительное влияние на сцепление шин с мокрой дорогой оказывает также тип рисунка протектора. При продольной ориентации рисунка аквапланирование наступает при меньшей скорости и при меньшей толщине водяного клина, чем в случае поперечной ориентации рисунка протектора.

61

ПОСТОЯННЫЙ ТОК В ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИИ Симоненко Е.И. Руководитель – к.х.н., доцент Сельская И.В. ГОУ ВПО «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры», г. Макеевка victor-selsky@yandex.ru В связи с ростом количества нелинейных потребителей (преобразователи частоты, выпрямители управляемые и неуправляемые, ЭВМ, полупроводниковые приборы и различные регуляторы и пр.) переменного тока напряжением до 1000 В и особенно однофазной нагрузки резко возросли потери электроэнергии при ее транспорте от источника генерации до потребителя. Трехфазный ток предназначен для промышленности и тяжелой индустрии, для передачи электроэнергии на дальние расстояния. Существенный рост потерь происходит из-за сильного искажения формы тока, ассиметричного протекания рабочих токов в кабельных и воздушных линиях, в трансформаторах, во внутридомовых электрических сетях. Искажение формы тока связано с массовым внедрением бытовой, вычислительной техники, энергосберегающих светильников и другой преобразовательной техники. Применение постоянного тока для электроснабжения электроустановок зданий предлагается как один из альтернативных вариантов для электроснабжения сектора экономики с однофазной нагрузкой с целью существенного снижения потерь электроэнергии. Постоянный ток по самой своей природе не имеет гармонических токов и реактивной составляющей электроэнергии. Это также снижает потери электроэнергии при ее передаче по линиям электропередачи. Постоянный ток практически не создает в окружающей среде переменное электромагнитное поле, влияющее на физиологию человека, т. е. в электроустановках с постоянным током электромагнитная обстановка чистая и безопасная. Большинство техники, использующейся в быту и офисах, может работать на постоянном токе, так как в основе их работы лежит принцип выпрямления переменного тока и преобразование его в частотных преобразователях по структурам техники для применения или выполнения разных функций. В качестве источника постоянного тока для электроснабжения жилых домов, кроме основного источника, можно использовать аккумуляторы и альтернативные источники электроэнергии. При этом нетрадиционные источники электроэнергии можно использовать напрямую без преобразования и синхронизации, что существенно упрощает и удешевляет их применение. На сегодняшний день имеется расхождение реальной ситуации в электрических сетях и электроустановках потребителей и нормативнотехнической документацией в электроэнергетике. Рост тарифов – один из сигналов о неблагополучии в электроэнергетике.

62

МЕДИЦИНА ХХI ВЕКА Кучерук Е.Р. Руководитель – учитель физики Дегтярёва И.Б. МОУ «Технический лицей г. Донецка» elenakucheruk26@gmail.com Мы живём в век, когда бичом человечества стали злокачественные опухоли и болезни сердечно-сосудистой системы. Прежде успешность диагностики зависела от чутких пальцев врача. Теперь найти мельчайший изъян можно при помощи приборов, позволяющих заглянуть внутрь любого из нас. В этом помогает ядерная медицина. На сегодняшний день ядерная медицина позволяет исследовать практически все системы органов человека. Ведь самое главное – это своевременно обнаружить болезнь и начать её лечение, тогда вероятность выздороветь очень высока. Большую роль в медицине играет томография. При обычном рентгене лучи проходят сквозь тело и фокусируются на пленке или пластине, давая двухмерное изображение, при компьютерной томографии изображение получается объемным. За работы в области реконструктивной томографии Алану Кормаку и Годфри Хаунсфилду была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине. Особенность ядерной терапии с помощью радионуклидов заключается в том, что радиоактивное ядро, радиоактивный изотоп, является поражающим фактором. Его излучение служит для уничтожения опухоли. Ядерная медицина пользуется слаборадиоактивными веществами – нуклидами, для диагностики и терапии. Она применяется в диагностике органов с помощью инъекции слабого радиоактивного вещества. Сегодня свыше 50% радиоактивных изотопов в мире тратится на нужды ядерной медицины. При этом используются радио-фармацевтические препараты, проникающие непосредственно к пораженным клеткам и разрушающие их радиоактивным излучением. Новый метод лечения рака – бор-нейтронозахватная терапия, для которой требуется большой поток нейтронов. С его помощью врачи смогут уничтожать опухоли головы и шеи, которые до сих пор считались неизлечимыми. Позитронно-эмиссионная томография – активно развивающийся диагностический и исследовательский метод ядерной медицины. В основе этого метода лежит возможность при помощи специального детектирующего оборудования отслеживать распределение в организме биологически активных соединений. Перспективной отраслью науки являются нанотехнологии. Основной задачей этой науки является создание биороботов, которые будут действовать на уровне микромира. Достигнуто в данной области очень мало, поэтому выдающиеся открытия еще впереди!

63

ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В МУЛЬТФИЛЬМАХ Мавроди К.А. Руководитель – учитель физики Дегтярева И.Б. МОУ «Технический лицей г. Донецка» mavrodikirill.1@gmail.com Язык природы прекрасен. В ней столько загадок и тайн. Человек издавна пытался понять мир, в котором он живет, он задавал и задаёт себе вопросы: почему день сменяется ночью; почему небо голубое; откуда берется радуга; почему тает снег и замерзает вода? Природа просто так не раскрывает свои тайны. Приблизиться к ним нам помогает физика. Физика – это наука о природе, она изучает и исследует физические явления. Они очень разнообразны: механические, тепловые, магнитные, световые, звуковые явления. Их можно наблюдать в природе, в лаборатории, в искусстве. Современные мультфильмы также могут прекрасно проиллюстрировать многие физические явления. Оказалось, что существует так называемая Мультипликационная физика – это шутливая система законов физики, используемая в анимации для юмористического эффекта и вдохновения ребенка познать окружающий мир. Нормальные физические законы в мультфильмах действуют не всегда. При этом носят объективный характер, тогда как вымышленные законы нередко носят характер субъективный. Многие из самых известных американских анимационных фильмов, в частности Warner Bros. и Metro-Goldwyn-Mayer, бессознательно разработали относительно согласованный набор таких «законов», которые стали регулярно применяться в комической анимации. Точная дата появления идеи о введении подобных «законов» в мультфильмы для придачи комического эффекта (очень часто являющегося не чем иным, как чёрным юмором) неизвестна, но вряд ли намного моложе самой анимации. В частности, Уолт Дисней пишет о том, что герои мира мультфильмов ведут себя и действуют не так, как это происходит в реальном мире, ещё в 1956 году в своей книге «Правдоподобное невозможное». «Законы анимационной физики» (точнее, их неполный список) были впервые обобщены в статье 1980 года за авторством О’Доннела. Мультфильмы развивают интерес, вдохновляют… Но! Они могут сыграть недобрую шутку и исказить представления ребенка о реальном мире, породить беспечное отношение к своей жизни и своему здоровью. Имеем вот такую дилемму: помогут ли мультфильмы маленьким детям изучить физические явления или привнесут искаженное понимание процессов окружающего мира. Как поступить? Есть прекрасный выход: в процессе просмотра поясняйте, обсуждайте, отвечайте на возникающие вопросы. И тогда ребенок будет точно знать, как расшифровывать конкретные физические явления и законы.

64

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ И БИОСИСТЕМЫ Пластовец В.Е. Руководитель – доцент, к.п.н. Логинова Е.Н. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк plastovets02@.mail.ru Электромагнитные волны, которые человек использует в разных областях современной жизни имеют широкий диапазон длин волн от километров (радиоволны) до пикаметров (гамма излучение). Сверхвысокие частоты – это область частот от 300 МГц до 300 ГГц, которая охватывает дециметровые, сантиметровые и миллиметровые волны. Они обладают следующими свойствами: соизмеримость длины волны с линейными размерами устройств и их элементов, соизмеримость времени пролёта электронов в электронных приборах с периодом колебаний, относительно слабое поглощение волн в ионосфере и сильное поглощение их в приповерхностном слое Земли, высокий коэффициент отражения от металлических поверхностей, возможность концентрации их энергии в узком луче, способность энергетического взаимодействия с веществом, большая информационная емкость диапазона Их использование может нести как положительное влияние, так и отрицательное. Положительное влияние. Волны данного диапазона широко используются в радиолокации, спутниковой связи, термообработке пищевых продуктов, а также в научных исследованиях. При использовании сверхвысоких частот была получена информация об электронных свойствах полупроводников, металлов и металлоидов. А также они широко применяются в изучении космического пространства. Например, можно измерять скорость и определять направление движения рукавов Галактики, а также расположение и плотность областей газообразного водорода в космосе. Необходимо учитывать широкое применение сверхвысоких частот, так как рост масштабов применения сверхвысоких частот устройств и особенно использование устройств большой мощности привело к заметному повышению уровня их энергии на земном шаре и к увеличению локальной интенсивности излучения сверхвысоких частот энергии передающими антеннами. Прежде всего, это непосредственное влияние на строение клеток человека, а именно: при воздействии электромагнитных полей на организм человека происходит частичное поглощение их энергии тканями тела. Под действием высокочастотных электромагнитных полей в тканях возникают высокочастотные токи, сопровождающиеся тепловым эффектом. Наибольшую опасность для биосистем представляет влияние электромагнитного излучения частотой 40–70 ГГц, что обусловлено соизмеримостью длины ЭМ волн с размерами клеток человека и других биосистем. Сверхвысокие частоты необходимы для развития научно-технического прогресса, но следует помнить и об их негативном влиянии.

65

КВАНТОВОЕ БЕССМЕРТИЕ Бабинцев Б.С. Руководитель – учитель-методист Колочко И.В. МОУ «Технический лицей г. Донецка» babintsevbogdan16@gmail.com Квантовое бессмертие – мысленный эксперимент, утверждающий, что, согласно многомировой интерпретации квантовой механики, существа, имеющие способность к самосознанию, в определённом смысле бессмертны. Вероятностная интерпретация волновой функции, данная М. Борном, базирующаяся на корпускулярно-волновом дуализме, затрагивает вопрос об измерениях. Физический мир состоит из квантовых (малых) объектов и классических измерительных приборов. Изменение состояния классических измерительных приборов описывается необратимым статистическим процессом измерения характеристик квантовых микрообъектов. В процессе взаимодействия микрообъекта с атомами измерительного прибора происходит редукция волновой функции измеряемого микрообъекта, то есть сведение суперпозиции к одному состоянию. Единая волновая функция, согласно многомировой интерпретации для завершения процесса измерения какоголибо квантового события, должна быть разделена на наблюдателя, который проводит измерение, и объект, описываемые каждый своей волновой функцией. Поэтому считается, что при каждом акте измерения квантового объекта, наблюдатель как бы расщепляется на несколько, предположительно, неограниченно много, версий. Каждая из этих версий видит свой результат измерения и, действуя в соответствии с ним, формирует собственную предшествующую измерению историю и версию Вселенной. Однако нельзя представлять «расщепление» наблюдателя как разделение одной Вселенной на множество отдельных миров. Квантовый мир, согласно многомировой интерпретации – ровно один, но огромное множество частиц в нём заменено сложнейшей мировой функцией, и изнутри описан этот мир может быть бесчисленным множеством различных способов, причём это не приводит к неопределённостям, как в эксперименте с «Котом Шредингера», потому как вселенную никто не может наблюдать (описывать) извне. Согласно интерпретации Эверетта, в результате каждого проведенного эксперимента вселенная расщепляется на две вселенных, в одной из которых участник остается жив, а в другой погибает. В мирах, где участник умирает, он перестает существовать. Напротив, с точки зрения не умершего участника, эксперимент будет продолжаться, не приводя к исчезновению участника. Если эта интерпретация верна, то верно и квантовое бессмертие. Это означает, что всегда случится то, что спасёт наблюдателя эксперимента от возможной смерти, а значит – мы бессмертны.

66

Секция 4 «ВОДОРОДНЫЙ КЛУБ» ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА. АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

67

ОТ АТОМИСТОВ ДО АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ Королева А.Г. Руководитель – учитель физики Дегтярёва И.Б. МОУ «Технический лицей г. Донецка» Korolevaanastasia0102@gmail.com Человек добывает знания о мире, в котором он живет, не сразу и не в готовом виде. Древний Восток, Индия, Китай дали нам первые идеи о мельчайших частицах вещества. Все они носили наивный характер и развития не получили. И только во взглядах древнегреческих философов впервые появились элементы материалистического понимания природы. Впервые Демокритом было произнесено слово «атом», что означает «неделимый». Так появились атомисты. Атомисты ввели понятие «случая», на котором стоит мир. Порядок (космос) – результат взаимодействия атомов – не проектируется и не продуцируется разумом. Ум, интеллект следует, а не предшествует общему порядку соединений атомов. Основатели атомистической школы (Левкипп и Демокрит) выступали против традиций метафизического монизма. О Левкиппе известно немного: его сочинения впоследствии были включены в произведения своего ученика Демокрита, и это послужило для некоторых основанием вообще отрицать существование философа. Однако некоторые сведения все же сохранились. Их сообщает выдающийся авторитет в вопросах истории философии – Аристотель. В молодости Левкипп совершил путешествие в Южную Италию и там стал учеником Зенона. Уже в зрелом возрасте он прибыл в г. Абдеры на севере Греции, где основал свою философскую школу. Там его учеником стал Демокрит. В молодые годы Демокрит совершил далекие путешествия на Восток, где учился у мудрецов, постигая тайны их науки. В природе, по мнению Демокрита, господствует принцип детерминизма: ничто не происходит случайно, ибо все предопределено законами природы. А что же мы имеем в наше время? Как древние учения способствовали величайшим научным достижениям? И как эти знания помогли победить СССР в самой страшной войне XX века, войне с фашизмом? К концу 1930-х годов физика сделала уже значительные успехи в изучении процесса деления атомного ядра. Изучение ядерной физики казалось еще делом сугубо научного познания, не имеющим практической ценности, разве что в некоторых областях медицины. Но в 1945 г. было произведено первое испытание атомной бомбы, которая обладала огромной разрушительной силой. Сейчас создано оружие массового уничтожения – атомные и водородные бомбы. И это оружие должно быть запрещено. Таково единодушное требование всех простых людей на земле. Атомная энергия только для мира. Народы сами становятся организаторами борьбы за то, чтобы наша планета никогда не знала атомной войны.

68

АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ЭНЕРГЕТИКА Романовская В.М. Руководитель – учитель физики Дегтярёва И.Б. МОУ «Технический лицей г. Донецка» ittligirl666@gmail.com В настоящее время влияние человека на окружающую среду очень велико. Работа заводов, фабрик, добывающей и перерабатывающей промышленности, производство тепла и энергии требует всё большего количества ресурсов и оставляет в природе всё большее количество отходов. Основой государственной экологической политики большинства стран мира является рациональное природопользование, ресурсосбережение и переход на использование альтернативных источников энергии. Альтернативная энергетика опирается на использование возобновляемых и неисчерпаемых источников энергии. Такими источниками являются солнечная энергия, водородная энергетика, энергия ветра, волновая и приливная энергия, геотермальная энергия и др. В настоящее время во многих странах мира ведутся разработки и находятся новые решения в области использования нетрадиционных источников энергии. Новые, экологические технологии заменяют собой технологии, которые угнетают окружающую среду. Перспективными путями развития энергетики являются использование водородной и солнечной энергии. Солнечная энергетика – преобразование солнечной энергии в электроэнергию фотоэлектрическими и термодинамическими методами. Таким образом, при помощи солнечной энергии люди могут экономить 50–55% электроэнергии. Фотоэлектрические технологии преобразовывают солнечную радиацию в электричество. Чаще всего используются световые коллекторы и солнечные батареи. На солнечной энергии уже функционирует множество промышленных предприятий. Один из наиболее выгодных способов получения электроэнергии – водородная энергетика Это отрасль энергетики, основанная на использовании водорода в качестве средства для аккумулирования, транспортировки, производства и потребления энергии. Водородная энергетика занимает 42% всей альтернативной энергетики. Она представляет собой нефтеперерабатывающую промышленность, химическую промышленность, чёрную и цветную металлургию, пищевую промышленность и автомобилестроение. Также существуют различные ДВС на водородном топливе; количество его использования возрастёт до 30% к 2060 году. Бережное отношение к природе и разумное ресурсопотребление поможет человечеству сохранить окружающую среду и выработать необходимую энергию для существования.

69

ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА: НАЧАЛО БОЛЬШОГО ПУТИ Соколов А.С. Руководитель – учитель физики Дегтярёва И.Б. МОУ «Технический лицей, г. Донецка» artemsokolov112005@gmail.com В настоящее время большую актуальность получили вопросы поисков экологически чистого энергоносителя, высокоэффективного и дешевого. Претендентом на место универсального источника энергии является водород. На нашей планете запасы водорода неисчерпаемы и обладают автоматической возобновляемостью. Это снижает затраты на поиск и разработку месторождений, технологий по добыче. Водород используется для производства пластмасс, мыла, аммиака. Широкое применение водород получил в ракетно-космической промышленности, являясь наиболее оптимальным компонентом топлива с точки зрения энергетических показателей. В последние годы широкое применение водород получил как топливо для пассажирского, грузового и легкового транспорта. Водород широко применяется в нефтепереработке – с его помощью из различных нефтепродуктов удаляются соединения серы. Температура сгорания водорода в кислороде – около 3000 градусов, а в специальных горелках её можно довести и до 4000 градусов. Поэтому водород используется для сварки тугоплавких металлов. Передовые мировые державы постепенно переводят на водород крупные предприятия, объекты промышленности, транспортные средства. Огромнейшим интересом водород пользуется в компаниях по производству автомобилей, которые на ежегодных выставках все чаще демонстрируют свои автомобили, работающие на водородном топливе. Продолжающееся непрерывное повышение цен на энергоносители и бензин сделало привлекательными самые фантастические возможности замены наиболее распространенного силового агрегата современного автомобиля – двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с баком бензина. Водород может использоваться в виде топлива в двигателе внутреннего сгорания. Если внести изменения в систему зажигания ДВС, его мощность увеличивается до 117% в сравнении с бензиновым вариантом. Для работы на водороде используется роторный ДВС, т. к. в нём выпускной коллектор значительно удалён от впускного. Водород обладает большими преимуществами в вопросе экологичности современной энергетики. Результатом сгорания водорода является обычная вода, которая совершенно не опасна для окружающей среды. Можно сказать, что перед водородной энергетикой открыто все будущее, и она аккумулирует в себе огромнейший потенциал для дальнейшего развития и применения. Широкое внедрение водорода еще не близко, но ввиду бурного роста активности вокруг него, и развития технологий, водородная революция не за горами.

70

ЭНЕРГЕТИКА XXI ВЕКА Васин Д.Е Руководитель – учитель физики Дегтярёва И.Б. МОУ «Технический лицей г. Донецка» daniil.vasin.888@gmail.com Водородная энергетика – отрасль альтернативной энергетики, основанная на использовании водорода в качестве средства для аккумулирования, транспортировки, производства и потребления энергии. На данный момент данная отрасль является наиболее перспективной, ведь КПД топливных элементов впечатляюще высок. Современные технологии водородной энергетики позволяют получать качественный топливный материал с высоким коэффициентом теплоотдачи. Этот энергоноситель с легкостью можно использовать как в промышленном производстве, так и для отопления жилых зданий. Он безопасен для окружающей среды, не токсичен. Не несёт ни малейшей угрозы человеку и животным. По своей сути, водород является отличным топливным материалом. И есть огромные перспективы его использования. Однако вместе с ними существуют и определенные трудности в его добыче. На данный момент известны несколько способов получения водорода. Среди них: химический (в лабораторных условиях получают водород в результате реакции металла с кислотой), электролиз воды (при прохождении электрического тока через обрабатываемую воду происходит серия электрохимических реакций), термохимический (водород образуется при взаимодействии пара воды с металлами и неметаллами). Самым эффективным с точки зрения объёма полученного водорода на единицу затраченной энергии считается метод паровой конверсии природного газа (термохимический), его осуществление требует огромных установок, применимых лишь в производстве. В результате получается конвертированный газ с содержанием водорода 55–75%. Более удобный и простой метод – электролиз воды. Серия электрохимических реакций, проходящих через воду, образует водород. Существенный недостаток этого способа – большие энергозатраты на проведение реакции. Для получения водородной энергии нужна внешняя подпитка. Компании стремятся разработать системы полного цикла, в которых получение энергии становится возможным без неё. С точки зрения «зеленой» энергетики у водородных топливных элементов крайне высокий КПД – 70%–80%. КПД лучших двигателей внутреннего сгорания составляет 35– 40%. Молекула водорода составляет основу жизни на планете. Водород показывает себя как серьезная альтернатива традиционным видам топлива. Этот источник энергии станет частью решения проблемы загрязнения окружающей среды и исчезновения природных ископаемых.

71

ВКЛАД И. В. КУРЧАТОВА В СОЗДАНИЕ АТОМНОЙ БОМБЫ Кепин Н.Ю. Руководитель – учитель физики Дегтярёва И.Б. МОУ «Технический лицей г. Донецка» goldennik07@gmail.com В преддверии величайшей трагедии двадцатого века – Великой Отечественной войны, в Советском Союзе образовалась отечественная школа опытных физиков-ядерщиков: Иоффе, Скобельцын, Капица, Иваненко, Зельдович, Харитон, Флёров, Петржак, Черенков, Ландау… Ими был сделан ряд важных исследований, значительно обогативших знания ученых о мире атомов, применения атомной энергии и создания атомного оружия. По мнению большинства, самый значительный вклад внес Игорь Васильевич Курчатов. Игорь Васильевич начал заниматься атомной физикой с 1932 года, но в 1940 году его исследования приостановились для разработки систем размагничивания боевых кораблей. Уже в 1942 году И. В. Курчатов стал собирать ученых и специалистов в области атомной физики. В 1943 году Курчатов был назначен научным руководителем по использованию атомной энергии. В 1946 году после запуска первого физического реактора, Игорь Васильевич и его коллеги, такие как И. С. Панасюк, Б. Г. Дубовский, Е. Н. Бабуличев, получили первый лабораторный плутоний-239. После получения плутония ученый вывел реактор на полную мощность в 1948 г., а в 1949 году было первое испытание советской атомной бомбы ( РДС-1). Бомба представляла собой многослойную конструкцию, в которой перевод активного вещества в критическое состояние осуществлялся путем его сжатия посредством сходящей сферической детонационной волны во взрывчатом веществе. Испытания РДС-1 проводились на Семипалатинском полигоне. В центре полигона возвели металлическую решетчатую башню высотой 37,5 метров. В процессе испытаний башня была полностью уничтожена, а на её месте образовалась воронка диаметром 3 метра и глубиной 1,5 метра. Вредное воздействие радиации проверили на 1538 домашних животных ( собаки, овцы, козы, свиньи, кролики и крысы). После взрыва погибло 345 животных. Большое количество сооружений и техники были в неисправном состоянии – даже те, которые находились на расстоянии больше 1500 м. Итак, было создано оружие массового уничтожения – атомная бомба. И это оружие должно быть запрещено. Таково единодушное требование всех простых людей на земле. Накопление этого оружия – страшная угроза для человечества. Теперь биографию атома стали творить не только ученые. «Атомная энергия только для мира» – таково единодушное требование народов. Мы не можем допустить начала атомной войны.

72

ВЕЛИКИЙ ФИЗИК ХХ СТОЛЕТИЯ А. Д. САХАРОВ Шубин П.А. Руководитель – учитель физики, Дегтярёва И.Б. МОУ «Технический лицей г.Донецка» psubin564@gmail.com «В перспективе, быть может, поздней, чем через 50 лет, я предполагаю создание всемирной информационной системы (ВИС), которая сделает доступным для каждого в любую минуту содержание любой книги, когдалибо и где-либо опубликованной, содержание любой статьи, получение любой справки… Даже частичное осуществление ВИС окажет глубокое воздействие на жизнь каждого человека, на его досуг, на его интеллектуальное и художественное развитие». (А. Сахаров) По мнению некоторых ученых, ВИС является прообразом интернета, ставшего общественно значимым явлением в середине 1990-х годов, уже после смерти Сахарова, но намного ранее чем через 50 лет после написания указанной статьи. Кто же такой Сахаров? Андрей Дмитриевич Сахаров – советский физик-теоретик, академик АН СССР, один из создателей первой советской водородной бомбы. Общественный деятель, народный депутат СССР. Лауреат Нобелевской премии мира за 1975 год. В 1948 году был зачислен в специальную группу и до 1968 года работал в области разработки термоядерного оружия, участвовал в проектировании и разработке первой советской водородной бомбы по схеме, названной «слойка Сахарова». С конца 1950-х годов он активно выступал за прекращение испытаний ядерного оружия. Внёс вклад в заключение Московского Договора о запрещении испытаний в трёх средах. Предложил проект размещения сверхмощных ядерных боеголовок вдоль американской морской границы. С конца 1960-х годов являлся одним из лидеров правозащитного движения в СССР. Находился под наблюдением КГБ с 1960-х годов, подвергался обыскам, многочисленным оскорблениям в прессе. В 1970 году стал одним из трёх членов-основателей «Московского Комитета прав человека». В 1970-х–1980-х годах в советской печати проводились кампании против А. Д. Сахарова. В сентябре 1977 года обратился с письмом в организационный комитет по проблеме смертной казни, в котором выступил за отмену её в СССР и во всём мире. «Он жил слишком долго в каком-то предельно изолированном мире, где мало знали о событиях в стране, о жизни людей из других слоев общества, да и об истории страны, в которой и для которой они работали», – отмечал Рой Медведев.

73

ТЕРМОЯДЕРЩИК ИЛИ БОРЕЦ ЗА РАЗОРУЖЕНИЕ? Жиляев Б.В. Руководитель – учитель физики Дегтярёва И.Б. МОУ «Технический лицей г. Донецка» bodyabodya0606@mail.ru Андрей Сахаров реализовал свой талант по двум глобальным направлениям – как разработчик термоядерного оружия и как борец за разоружение. Европарламент ежегодно вручает премию его имени «За свободу мысли», а Американское физическое общество учредило одноименную награду за достижения ученых в деле защиты прав человека. В 1948 году в Физическом институте СССР была сформирована особая исследовательская группа – она проверяла расчеты по созданию водородной бомбы. В состав этой группы под руководством Тамма вошел Андрей Сахаров. В 1949 году в СССР прошли первые испытания атомной бомбы, и создание более мощной водородной было следующим шагом в гонке вооружений. Сахаров предложил принципиально иной проект термоядерного заряда. Его идеи дополнили исследования коллеги – Виталия Гинзбурга. Первое испытание водородной бомбы прошло 12 августа 1953 года. В октябре того же года Сахарова, который претендовал на звание члена-корреспондента Академии наук, единогласно избрали сразу академиком. Вместе с Игорем Таммом они получили звания Героев Социалистического Труда, члены группы были удостоены Сталинской премии. В 1955 году была испытана «улучшенная» водородная бомба, над которой работала все та же группа. Сахаров к этому времени стал задумываться о гуманитарных последствиях ядерных испытаний. Главным для Сахарова было внутреннее убеждение, что эта работа необходима, а самая страстная мечта – чтобы термоядерное оружие сдерживало войну, но никогда не применялось. В 1958 году академик опубликовал статью о радиоактивных последствиях взрывов термоядерной бомбы. «При средней продолжительности человеческой жизни 20 тыс. дней каждый рентген глобального облучения уменьшит ее на неделю», – подводил он позже итог. Летом 1963 года академик впервые выступил с открытым протестом против использования этого оружия во всех странах. Он стал инициатором подписания Договора, который запрещал проводить испытания ядерного оружия на земле, воде и в воздухе. Впоследствии договор о запрещении испытаний ядерного оружия в трех средах СССР, Великобританией и США был подписан в 1963 году. В 2003 году в Санкт-Петербурге на Васильевском острове был установлен памятник Андрею Сахарову.

74

РАЗВИТИЕ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ Холоимова Т.С. Руководитель – старший преподаватель Тараш В.Н. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г.Донецк Tanyatheblack@gmail.com Следствием развития мировой экономики является рост потребления электроэнергии. К концу 40-х годов XX столетия исследования в области ядерной физики привели к возможности использования нового вида энергии – энергии деления тяжелых ядер. Ядерную энергию производят на атомных электростанциях (АЭС). Первая в мире атомная электростанция была построена 27 июня 1954 года в г. Обнинске Калужской области. К концу 90-х годов в мире работало более 250 атомных электростанций мощностью около 140 млн кВт. Однако аварии на АЭС « Три Майл Айленд» в США, на АЭС «Фукусима-1» в Японии, Чернобыльской АЭС вынудили многие страны приостановить развитие атомной энергетики. В начале XXI века усилия по обеспечению безопасности АЭС позволили восстановить развитие ядерной энергетики. В настоящее время активно развивают атомную энергетику такие страны как США, Япония, Южная Корея, Финляндия. Планируют впервые ввести АЭС Турция, Египет, Чили, Таиланд, Вьетнам, Азербайджан, Польша, Грузия. Доля АЭС в производстве электроэнергии во Франции достигает 80%. Индия заявила о намерении в долгосрочной перспективе построить АЭС мощностью 40 млн кВт, а Китай – более 100 млн кВт. К плюсам ядерной энергетики относятся: экономическая эффективность, конкурентоспособность, обеспеченность топливными ресурсами, надежность, безопасность, а так же то, что атомная энергетика относится к экологически наиболее чистым источникам электроэнергии. Сегодня понятно, что ядерная энергия является единственным реальным источником обеспечения электроэнергией человечества в долгосрочном плане, который не вызывает такие отрицательные явления, как парниковый эффект, кислотные дожди и т. д., хотя остается проблема утилизации отработанного топлива и вывод огромных территорий качественных земель под строительство станций. По прогнозу Международного энергетического агентства к 2030 г. производство электроэнергии в мире увеличится более чем в 2 раза и превысит 30 трлн кВт, а согласно прогнозам Международного агентства по атомной энергии ее доля увеличится до 25% мирового производства электроэнергии. В данное время альтернатив ядерной энергии практически не существует, природные ресурсы истощаются. Развитие атомной энергетики позволит оптимизировать баланс топливно-энергетических ресурсов, повысить её технологический уровень.

75

РАЗВИТИЕ ВОДОРОДНОГО ТРАНСПОРТА В СТРАНАХ БАЛТИИ Швалев Д.А. Руководитель – доцент, к.т.н. Гольцова М.В. Белорусский национальный технический университет, г. Минск, Республика Беларусь shvalevd@mail.ru Страны Балтии (Литва и Латвия) являются ближайшими соседями Республики Беларусь, наряду с Россией, Украиной, Польшей. Поэтому пути решения ими своих энергетических проблем представляют для Беларуси закономерный интерес. В русле развития водородной энергетики намного опередила своих балтийских соседей Латвия, запустив в жизнь водородный проект, уникальный во всей Восточной Европе. В мае 2017-го года в Риге, в рамках международного проекта H2Nodes, было начато строительство первой водородной заправочной станции. Планировалось, что она будет обслуживать нужды как частного водородного транспорта, так и общественного, а именно – водородных автобусов и троллейбусов. Строительство шло два года, и в декабре 2019-го водородная заправочная станция была сдана в эксплуатацию. А в конце марта текущего, 2020 года эксплуатация « водородных троллейбусов» в Риге была начата! На линию вышли 10 водородных троллейбусов с питанием от водородных топливных элементов. Одной заправки водородом троллейбусу хватает для того, чтоб проехать 150 километров на автономном ходу. Заправка водородом длится около 10 минут. Считается, что обслуживание работающих на водороде троллейбусов будет не дороже, чем обслуживание дизельного транспорта. По расчетам, легковые электромобили могут проезжать 600 км, заправляясь в течение 3–5 минут. Проект H2Nodes реализуется не только в Риге, но и в эстонском Пярну и нидерландском городе Арнхеме. Ориентировочная стоимость рижского проекта составляет 16,1 млн евро, 50% из которых софинансируется Европейским Союзом. Следует отметить, что первые автобусы на водороде стали использоваться еще в 80-х годах прошлого столетия. Сейчас в Европе операторы общественного транспорта используют более 80 водородных автобусов в Германии, Нидерландах и других европейских странах. По данным СМИ, с 2003 по 2006 годы по программе Clean Urban Transport for Europe 36 автобусов проехали более 2 млн км и перевезли 6 млн пассажиров. Однако водородный троллейбус, изготовленный для Риги польской компанией «Solaris» в сотрудничестве с чешской компанией «Škoda» не имеет аналогов в мире. К тому же, он позволяет комбинировать питание от электрической сети с питанием от водородного топливного элемента – на тех участках, где сеть отсутствует, или есть перебои в питании.

76

ТБУД-РАВНОВЕСИЕ ПРЕВРАЩАЮЩИХСЯ ФАЗ ПРИ ОБРАТНОМ ГИДРИДНОМ ПРЕВРАЩЕНИИ В СИСТЕМЕ Pd–H Бычек А.Б. Руководитель – доцент, к.т.н. Гольцова М.В. Белорусский национальный технический университет, г. Минск, Республика Беларусь boguslavskii.sanya@list.ru В работе проведен качественный и количественный анализ видеозаписей обратных гидридных превращений в системе Pd–H, полученных ранее методиками in situ. Подробно о значении этих методик для фундаментальных исследований и практических технологий можно прочитать в [1]. В экспериментальной части работы предварительно полированные проволочные образцы из чистого палладия (99,98%), ∅ 0,5 мм, длиной 23 мм (± 0,3 мм) насыщали водородом «в обход» купола двухфазного состояния в условиях (100оС, Рн2=2,3 МПа) в водородо-вакуумной установке ВВУ-2 до состава β-гидрида палладия. Затем образцы охлаждали до заданной температуры 100оС и медленно, со скоростью 0,1 МПа/мин, снижали давление водорода до 0,1 МПа. После выдержки в условиях (100оС, Рн2=0,1 МПа) инициировали непрерывной откачкой вакуума и фиксировали с помощью видеокамеры Samsung, подсоединенной к длиннофокусному микроскопу, развитие обратного β→α гидридного превращения. Анализ показал, что в данных условиях эксперимента ярко наблюдается торможение скорости роста крупных, часто бесформенных выделений αфазы вплоть до установления равновесия. Затем наступает этап срыва торможения, и превращение продолжает свое развитие. Полученные результаты иллюстрируют явление термо-баро-упругодиффузионного ( ТБУД-) равновесия превращающихся фаз, которое ранее было экспериментально зафиксировано в системе Pd–H только лишь при изучении прямых гидридных превращений [2]. ТБУД-равновесие устанавливается в металле вследствие нарастания внутренних напряжений, возникающих в результате разности удельных объемов превращающихся фаз и срывается в результате действия термодинамической движущей силы, обуславливающей превращение. Установленные закономерности могут быть использованы для усовершенствования разрабатываемых ныне водородных технологий обработки материалов.

[1] Бычек А. Б. Методики исследования in situ и их значение / А. Б. Бычек, Д. А. Назаров, М. В. Гольцова // Сборник тезисов докладов Вузовской студенческой научной конференции «Ломоносовские чтения. История и современность физики» (ИСОФ2019), Донецк, 20 апреля 2019 г. – Донецк: ГОУ ВПО «ДонНТУ», 2019. – 131 с. − С. 91.

[2] Жиров Г. И. Экспериментальное подтверждение явления термо-баро-упругодиффузионного равновесия превращающихся фаз при гидридных превращениях / Г. И. Жиров, М. В. Гольцова // Физика металлов и металловедение. 2002. Т. 94, № 1. С. 70–74.

77

ВОДОРОДНЫЕ АВТОМОБИЛИ Кулинкович Н.Д. Руководитель – старший преподаватель Тараш В.Н. ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк kolya_kulinkovich@mail.ru В условиях экологического кризиса особенно актуальны проблемы безопасности автомобильного транспорта. Автомобили являются основными потребителями энергии, сжигают большую часть нефти. При этом они дают 87% вредных выбросов (сажа, бензол, свинец, формальдегид, оксид азота и др.) в атмосферу. Кроме того растут цены на энергоносители, запасы органических видов топлива истощаются. Применение альтернативных, экологически чистых видов топлива, в частности – водорода, для автомобилей является одним из возможных путей решения этих проблем. В автомобилях используют различные типы двигателей на водородном топливе. Использование водорода в качестве топлива в обычном двигателе внутреннего сгорания снижает его мощность до 82%–65% в сравнении с бензиновым вариантом. Но при внесении небольших изменений в систему зажигания, мощность двигателя увеличивается до 117 %. Существуют автомобили с топливными элементами (ТЭ), с гибридными силовыми установками, электромобили с комбинированным приводом. Главные производители водородных автомобилей с ТЭ – компании: «Tayota» (Япония), «Honda» (Япония), «BMW» (Германия) и «Hyundai» (Корея). Они производят автомобили серийно, но в небольших экземплярах. Самая известная модель – это Toyota Mirai – выпущена 2013 году. Мощность ее электрического двигателя на 370 топливных элементах составляет 154 л. с., максимальная скорость – 175 км/ч. Топливные элементы служат много лет и практически не нуждаются в обслуживании. По данным Международного энергетического агентства, на конец 2018 года в мире насчитывалось 11 200 водородных автомобилей, и их продажи в тот год возросли на 80% в сравнении с 2017 годом. Широкому распространению водородных автомобилей будет способствовать развитие водородной инфраструктуры. Нужны специализированные фабрики по производству водорода, транспортные системы для водорода и заправки. Строительство заправочных водородных станций активно ведется в Китае, Японии, США. Заправка выполняется газом в сжатом или сжиженном состоянии. Водородные автомобили быстро заправляются — на это уходит всего 3–5 минут, в отличие от электромобилей, где нужно от получаса до нескольких часов для подзарядки. Французская компания «Air Liquide», мировой лидер в производстве газов, технологий и услуг для промышленности и здравоохранения, уже установила более 120 заправочных станций в Европе, Азии, Северной Америке и на Ближнем Востоке.

78

ДОМАШНЯЯ СОЛНЕЧНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ Витвицкий Д.В. Руководитель – учитель-методист Колочко И.В. МОУ «Технический лицей г. Донецка» vdaniil08041971@gmail.com Домашняя солнечная электростанция – это конструкция позволяющая производить экологически чистую электроэнергию без участия государственных источников. Данный вид электростанций становится более доступным и прибыльным для населения с развитием технологий и таких компаний как Risen, Altek, Sharp, Solar World, предоставляющих компоненты солнечной электростанции по всему миру. Солнечные панели мини-электростанции подключаются к контроллеру, с которого можно контролировать подачу постоянного тока к аккумуляторам и подачу постоянного тока к его потребителю. Далее ток поступает в аккумулятор, для того чтобы потребитель мог использовать это электричество ночью, или в погоду при которой солнечные панели не смогут вырабатывать достаточно энергии. Аккумулируемый постоянный ток передается в инвертор, где происходит конвертирование его в переменный ток для различных приборов. Также производимую электроэнергию можно передавать в общую электрическую сеть на продажу государству. Устанавливать солнечные панели можно на крышах домов или на специальных каркасах с регулируемым наклоном, который следует регулировать в зависимости от времени года. Летом наклон в 15–30° и зимой 30–70° помогает получить наибольший солнечный поток. Но система каркасного крепежа более дорогая и сложная и поэтому используется реже. Также солнечные панели должны находиться под углом к восточной и южной части неба, чтобы максимально эффективно улавливать излучение на восходе и закате, и не должны затеняться. Пик потока энергии приходится на апрель–май, а спад наблюдается в декабре. Так, домашняя солнечная электростанция мощностью 10 кВт в весенние месяцы может выработать до 1700 кВт*ч, а в пасмурную погоду работает только на 30% мощности. Эффективность солнечной электростанции очень зависит от погоды. Домохозяйство владельца такой электростанции потребляет только 30% выработанного электричества, а остальное продается в общую сеть. Установка домашней СЭС требует около трех месяцев подготовки и примерно 9000 долларов капиталовложений. Окупается такая СЭС примерно за 4–5 лет, и в среднем позволяет получать доход около 4–5 тысяч гривен в месяц при условии продажи электроэнергии другим потребителям по «зеленому» тарифу. Но среди достоинств – энергетическая независимость, бесплатная и абсолютно безопасная для окружающей среды электроэнергия, полная сочетаемость с другими источниками традиционной и альтернативной энергии, надежность инвестиций и регулярный доход.

79

ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ Приходько Д.П. Руководитель – учитель-методист Колочко И.В. МОУ «Технический лицей г. Донецка» rina200407@gmail.com Поиск альтернативных источников энергии на сегодняшний день является одной из актуальных задач. Для решения проблемы ограниченности ископаемых учёные во всем мире работают над созданием и внедрением в эксплуатацию альтернативных источников энергии. Идея использования ветра в качестве источника энергии не нова. Ветрогенераторы (далее ВЭУ – ветроэнергетическая установка) представляют собой устройства, преобразующие энергию ветра в электрическую энергию. ВЭУ занимают второе место среди наиболее распространённых источников альтернативной энергии. Данные установки делятся на 2 типа: горизонтальные (крыльчатые) и вертикальные (карусельные). Принцип работы устройств ветроэнергетики является однотипным. Аэродинамические характеристики лопастей позволяют максимально использовать силу ветра. Приводимые в движение магниты ротора индуцируют в медных катушках статора переменный ток. Созданный ток преобразуется электронной цепью внутри турбины в постоянный. По стандартным показателям, при скорости ветра в 12,5м/с, мощность ВЭУ 400 Вт. К проблемам ветроэнергетики относят: переменную интенсивность ветра; шум; большую площадь для размещения ветроагрегатов; отсутствие тормозной системы в некоторых моделях устройств. Однако все эти проблемы решаемы. Ветрогенераторы следует устанавливать вдали от жилых кварталов. В качестве места установки идеально подходят: центр протяжённого поля; берег крупного водоёма; вершина/склон горы или возвышенности. Кроме того, для повышения эффективности работы ветроагрегат должен быть выше близлежащих деревьев и строений не менее, чем на 6 м, чтобы ВЭУ была в зоне ламинарного движения воздуха. При сильном ветре (от 60 м/с) и отсутствии/отказе тормозной системы вращение ротора становится неуправляемым и создаёт внутреннее трение, способное воспламенить прибор. Тормозная система состоит в том, что ток в обмотках, индуцированный движущимися магнитами, способен останавливать эти магниты, т. е. создаётся короткое замыкание, при котором замедляется движение ротора, возникшее противодействие замедляет движение магнитов, и лопасти ВЭУ замедляются или останавливаются. Стоимость ветроэнергетических станций уступает стоимости тепловых, атомных или гидроэлектростанций. Ветроэнергетические установки экологически полностью чистые. Поэтому ветроэнергетику можно отнести к перспективным отраслям альтернативной энергетики.

80

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОГАЗА В СТРАНАХ МИРА Совпель С.В. Руководитель – учитель-методист Колочко И.В. МОУ «Технический лицей г. Донецка» sofisovpel@yandex.ru В последние годы существенно возрос интерес предпринимателей, инвесторов и общественности к биоэнергетике, базирующейся на воспроизводимых биологических ресурсах. Одним из самых распространённых видов топлива является биогаз. Биогаз состоит из 63% метана (CH4), 33% оксида углерода (СО2), 2% сероводорода (H2S), 1% водорода (H2), 1% аммиака (NH3). Среди промышленно развитых стран ведущее место по производству и использованию биогаза принадлежит Дании – биогаз составляет 18% её общего энергобаланса. По количеству средних и крупных установок ведущее место занимает Германия – 8000 биогазовых установок. В Западной Европе не менее половины всех птицефабрик отапливаются биогазом. Во многих странах строят малые биогазовые установки. Получаемый в них газ используется для приготовления пищи. Больше всего малых биогазовых установок находится в Китае – к концу1990-х их количество составляло более 10 млн. Они производят около 7 млрд м³ биогаза в год, что обеспечивает топливом примерно 60 млн жителей. К концу 2010 года в Китае уже действовало около 40 млн биогазовых установок. В Индии с 1981 года по 2006 год было установлено 3,8 млн малых биогазовых установок. В Непале существует программа поддержки биогазовой энергетики. Благодаря этой программе до 2010 года уже было создано 200 тысяч малых биогазовых установок.

Volvo и Scania производят автобусы с двигателями, работающими на биогазе. Такие автобусы активно используются в городах Швейцарии. В начале 2009 года переведено на биогаз 80 городских автобусов. Потенциал использования биогаза в России велик. Агрокомплекс ежегодно производит 773 млн тонн отходов, из которых можно получить 66 млрд м3 биогаза, или 110 млрд кВт/ч электроэнергии. Положительные качества биогаза: во-первых, экономическая доступность материала; во-вторых, биогаз является возобновляемым ресурсом; втретьих, производство биогаза уменьшает количество выбросов парникового газа в атмосферу; в-четвёртых, использование биотоплива для двигателей автомобилей уменьшает затраты на его техническое обслуживание. Недостатки биогаза: во-первых, взращивание биомассы губит микросистему лесов и других местностей; во-вторых, при выращивании биомассы используется большое количество воды.

81

НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ Додонова С.А. Руководители – д.т.н., профессор Гольцов В.А., ассистент Додонова Е.В. ГОУ «Лицей «Коллеж», г. Донецк heldon77@yandex.ru В настоящее время углеводородные источники энергии занимают лидирующие позиции в мировой энергетике. Однако уже через 20 лет положение изменится. Нефть и газ, конечно, еще останутся, но они будут залегать в таких сложных геологических условиях, что их добыча будет все значительнее дорожать. Таким образом, у человечества остается примерно 20 лет на то, чтобы развивать альтернативные отрасли энергетики, использующие возобновляемые источники энергии, которые помимо экономического эффекта, позволяют также предотвратить дальнейшее загрязнение биосферы, что становится все более актуальным в условиях ухудшающейся экологической обстановки. Одной из таких отраслей является геотермальная энергетика – использование глубинного тепла Земли, представленного в трех видах: 1) Пароводородные смеси – с температурой на устье 200–300°С. Это идеальное сырье для выработки электроэнергии через обычную систему с турбинными генераторами. Геотермальные месторождения такого типа приурочены к зонам разлома земной коры.

2) Теплоэнергетические воды – с температурой на устье 80–120°С. Они могут использоваться для производства электроэнергии путем установки бинарных станций с легкокипящими газами замкнутого цикла. Такая технология позволяет использовать геотермальные ресурсы Земли сначала для получения электроэнергии, а затем – для обогрева и горячего водоснабжения.

3) Субтермальные воды – с температурой 40–70°С. Они используются для обогрева и горячего водоснабжения с применением тепловых насосов. Конечно, чем ниже температура воды, тем меньше КПД источника, тем не менее, использование субтермальных вод и тепловых насосов позволяет сэкономить электроэнергию и все шире применяется в Европе. Сегодня доля электроэнергии, получаемой в мире с помощью геотермальных ресурсов, составляет всего 0,5%. Тепловые мощности геотермальной энергетики составляют ~ 50% всей мировой энергетики. Между тем, в толще земной коры на глубине 3–5 км сосредоточена энергия тепла Земли, которая может обеспечить все нужды человечества на многие тысячи лет вперед. И сегодняшние технические возможности позволяют бурить скважины такой глубины. Открытые на сегодняшний день геотермальные ресурсы составляют лишь малую часть от этих потенциальных ресурсов, однако каждый год они увеличиваются на 2–3%, а за 10-летие вырастут на 10–15%.

82

1.1 1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7 1.8 1.9

СОДЕРЖАНИЕ ПОЧЕТНЫЙ КОМИТЕТ ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ КОМИТЕТ ВСТУПИТЕЛЬНОЕ СЛОВО Гусев Б.В., Гольцов В.А. Секция 1 ВКЛАД СОВЕТСКИХ УЧЕНЫХ В ВЕЛИКУЮ ПОБЕДУ Председатели – Тараш В.Н., Котельва Р.В. Из истории ГОУ ВПО «ДонНТУ» Котельва Р.В. ВИДЫ ВООРУЖЕНИЯ В ГОДЫ ВОЙНЫ Никифорова А.С. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – старший преподаватель Савченко Т.А. НОВАЯ АРТИЛЛЕРИЯ ВЕЛИКОЙ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ВОЙНЫ Корижский Д.В. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – профессор, к.т.н. Волков А.Ф. ВКЛАД УЧЁНЫХ БЛОКАДНОГО ЛЕНИНГРАДА В ВЕЛИКУЮ ПОБЕДУ Яковченко А.А. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – старший преподаватель Малашенко Т.И. ВКЛАД ЛЕНИНГРАДСКИХ УЧЕНЫХ В БОРЬБЕ С ФАШИЗМОМ Пойденко П.А. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – старший преподаватель Малашенко Т.И. КАК СОВЕТСКАЯ НАУКА СПАСАЛА БЛОКАДНЫЙ ЛЕНИНГРАД Подольхов Д.А. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – ассистент Щеголева Т.А. ВКЛАД ЛЕНИНГРАДСКИХ ПОЛИТЕХНИКОВ В ПОБЕДУ НАД ВРАГОМ Рязанцев С.А. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – доцент, к.ф.-м.н. Глухова Ж.Л. РОЛЬ СВАРОЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ВЕЛИКОЙ ПОБЕДЕ Боярчук А.Н. БНТУ, г. Минск, Республика Беларусь Руководитель – доцент, к.т.н. Гольцова М.В. ПРИНЦИП РАЗМАГНИЧИВАНИЯ КОРАБЛЕЙ Жуков А.С. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – доцент, к.ф.-м.н. Глухова Ж.Л. РАЗВИТИЕ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ В ПЕРИОД ВЕЛИКОЙ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ВОЙНЫ Яковлев М.Ю., Бражников В.А. ГОУ ВПО «ДонНТУ», Донецк Руководитель – доцент, к.ф.-м.н. Глухова Ж.Л.

83

с.

3 4 5 6 7 8

9

10

11

12

13 14 15

1.10 ВОЛОГДИН В.П. – ЭНТУЗИАСТ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ТЕХНИКИ Гребенюк Б.В. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – старший преподаватель Савченко Е.В.

1.11 А.П. АЛЕКСАНДРОВ – «ОТЕЦ» АТОМНОГО ФЛОТА СССР Венжега К.В. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – ассистент Додонова Е.В.

1.12 АНАТОЛИЙ КАЧУГИН И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ, ПРИБЛИЗИВШИЕ ПОБЕДУ Савула Е.А. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководители – д.т.н., проф. Гольцов В.А., асс. Додонова Е.В. Секция 2 ЗНАМЕНИТЫЕ УЧЕНЫЕ ПРОШЛЫХ СТОЛЕТИЙ Председатели – Малашенко Т.И., Савченко Т.А.

2.1 ДОСТИЖЕНИЯ ВЕЛИКОГО ЛЕОНАРДО ДА ВИНЧИ Бершак Н.В. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – старший преподаватель Тараш В.Н.

2.2 ЛЕОНАРДО ДА ВИНЧИ – ВЫДАЮЩИЙСЯ ПРЕДСТАВИТЕЛЬ ЭПОХИ ВОЗРОЖДЕНИЯ Олейников А.Е. МОУ «Технический лицей г. Донецка» Руководитель – учитель физики Дегтярева И.Б.

2.3 МАЯТНИК ФУКО Жуков О.Э. ГОУ ВПО «ДонНАСА», г. Макеевка Руководитель – доцент, к.х.н. Щебетовская Н.В.

2.4 КОНСТАНТИН ЦИОЛКОВСКИЙ – ОТЕЦ КОСМОНАВТИКИ Гудзь И.С. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – старший преподаватель Савченко Т.А.

2.5 НИКОЛА ТЕСЛА – ИЗОБРЕТАТЕЛЬ, ФИЗИК, ИНЖЕНЕР Москаленко М.Е. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – старший преподаватель Савченко Т.А.

2.6 Джозеф Д. ТОМСОН и Джордж П. ТОМСОН (отец и сын). ИХ ВКЛАД В НАУКУ Поляков В.И. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – доцент, к.т.н. Мачикина И.Ю.

2.7 ВАЖНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ОТКРЫТИЯ Здорова А.Б. Архитектурно-строительный лицей-интернат при ГОУ ВПО «ДонНАСА», г. Макеевка Руководитель – старший учитель Сельский В.П.

2.8 ТОМАС ЮНГ И ВОЛНОВАЯ ТЕОРИЯ СВЕТА Ковалева А.Р. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – старший преподаватель Савченко Т.А.

84

16

17

18

19 20 21

22 23

24 25

26

27

2.9 2.10

2.11 2.12

2.13

2.14 2.15

3.1

3.2

3.3

3.4

ЛИЗА МЕЙТНЕР – «МАТЬ АТОМНОЙ БОМБЫ» Ракович Р.В. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – старший преподаватель Савченко Е.В. ВКЛАД АЛЬБЕРТА ЭЙНШТЕЙНА В РАЗВИТИЕ ФИЗИКИ Дудченко С.А. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – доцент, к.п.н. Логинова Е.Н. ПЕРВЫЙ В МИРЕ ЧЕТЫРЁХМОТОРНЫЙ САМОЛЁТ Белая А.Ю. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – старший преподаватель Малашенко Т.И. ДИФРАКЦИЯ ОДИНОЧНЫХ ПООЧЕРЁДНО ЛЕТЯЩИХ ЭЛЕКТРОНОВ Лучкив Д.А. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – доцент, к.т.н. Мачикина И.Ю. ДОСТИЖЕНИЯ Л.И. МАНДЕЛЬШТАМА В РАДИОФИЗИКЕ Брижан Е.А. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – ст. преподаватель Тараш В.Н. ЭЛЕКТРОННЫЙ ПАРАМАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС Литвинова В.С. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – старший преподаватель Савченко Т.А. НИКОЛА ТЕСЛА Зосимов В.В. МОУ «Технический лицей г. Донецка» Руководитель – учитель-методист Колочко И.В. Секция 3 ДОСТИЖЕНИЯ СОВРЕМЕННОЙ ФИЗИКИ. ПРОГНОЗЫ НА БУДУЩЕЕ Председатели – Волков А.Ф., Лумпиева Т.П. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ФОТОННОГО И НЕЙТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЙ Нестерук Д.А. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – профессор, к.т.н. Волков А.Ф. ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЛЕПЫХ, ОБЛЕГЧАЮЩЕЕ ОРИЕНТИРОВАНИЕ В ПРОСТРАНСТВЕ Нестерук Д.А. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – профессор, к.т.н. Волков А.Ф. ЦИФРОВАЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ РУЛЕТКА «MULTI ROLL» Захарченко И.А. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – профессор, к.т.н. Волков А.Ф. УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ Анохин А.С. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – профессор, к.т.н. Волков А.Ф.

85

28 29

30 31

32

33 34 35

36

37

38

39

3.5

3.6 3.7 3.8 3.9

3.10 3.11

3.12 3.13

3.14 3.15 3.16

УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ НА МИКРОСХЕМАХ Спиридонов Р.В. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – профессор, к.т.н. Волков А.Ф. ВЫПРЯМИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ Старцев П.А., Спицын Д.В. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – профессор, к.т.н. Волков А.Ф. ДЕТЕКТОРНЫЙ ПРИЁМНИК Балашов Г.С. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – доцент Лумпиева Т.П. ЭКРАНИРОВАНИЕ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ Отченаш М.В. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – доцент Лумпиева Т.П. ВЫБРОС КОЛОННЫ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ ПРИ НЕФТЕГАЗОВОДОПРОЯВЛЕНИИ Лозинский Е.Н. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – доцент Лумпиева Т.П.

XFEL: ГИБРИД МИКРОСКОПА С УСКОРИТЕЛЕМ Гармашова В.А. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – доцент, к.ф.-м.н. Глухова Ж.Л. САМОЛЕТЫ И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ВИБРАЦИИ: ФЛАТТЕР И ШИММИ Атюков Д.А. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – доцент, к.ф.-м.н. Глухова Ж.Л. ТЕЛЕСКОП ГОРИЗОНТА СОБЫТИЙ Слепченко В.С. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – доцент, к.ф.-м.н. Глухова Ж.Л. РОБОТИЗИРОВАННАЯ ХИРУРГИЯ – ДОСТИЖЕНИЕ XXI ВЕКА Караманешт Н.М. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – старший преподаватель Малашенко Т.И. ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА В МЕДИЦИНЕ Воронецкая А.С. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – старший преподаватель Савченко Т.А. ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ Омельченко Е.В. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – старший преподаватель Савченко Т.А. ОБНОВЛЕНИЕ СТАНДАРТОВ ПО ТЕХНОЛОГИИ БЕССВИНЦОВОЙ ПАЙКИ Смирнова А.Ю. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – старший преподаватель Тараш В.Н.

86

40

41 42 43 44

45 46

47 48

49 50 51

3.17 ВОЛНЫ В ГЕОЛОГИИ Королев Н.В. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – ст. преподаватель Тараш В.Н.

3.18 ИССЛЕДОВАНИЯ СТИВЕНА ХОКИНГА В КОСМОЛОГИИ И КВАНТОВОЙ ГРАВИТАЦИИ Пащенко П.В. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – старший преподаватель Тараш В.Н.

3.19 ЭФФЕКТИВНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ Кириченко Д.А. БНТУ, г. Минск, Республика Беларусь Руководитель – зав.кафедрой, к.ф.-м.н. Хорунжий И.А.

3.20 МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИФРАКЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЫСТРОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ Серенкова Е.П. БНТУ, г. Минск, Республика Беларусь Руководитель – зав.кафедрой, к.ф.-м.н. Хорунжий И.А.

3.21 СОВРЕМЕННЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ: ИСТОРИЯ, ПРНЦИПЫ, ВОЗМОЖНОСТИ И ПРИМЕНЕНИЯ Позняков П.А. БНТУ, г. Минск, Республика Беларусь Руководитель – профессор, д-р ф.-м.н. Зенькевич Э.И.

3.22 ВЗАИМОСВЯЗЬ ФИЗИКИ И ЭКОЛОГИИ Александрова А.А. ГОУ ВПО «ДонНАСА», г. Макеевка Руководитель – доцент, к.х.н. Щебетовская Н.В.

3.23 ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ Карабан И.М. ГОУ ВПО «ДонНАСА», г. Макеевка Руководитель – доцент, к.х.н. Щебетовская Н.В.

3.24 КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Шацков Р.О. ГОУ ВПО «ДонНАСА», г. Макеевка Руководитель – доцент, к.х.н. Щебетовская Н.В.

3.25 КАК РАБОТАЕТ «СТЕЛС» Шишалов В.Ю. ГОУ ВПО «ДонНАСА», г. Макеевка Руководитель – доцент, к.х.н. Соболь О.В.

3.26 CЦЕПНЫЕ СВОЙСТВА ШИН Сайченко Д.А., Болибчук А.А. ГОУВПО «ДонНАСА», Макеевка Руководитель – доцент, к.х.н. Соболь О.В.

3.27 ПОСТОЯННЫЙ ТОК В ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИИ Симоненко Е.И. ГОУ ВПО «ДонНАСА», г. Макеевка Руководитель – к.х.н., доцент Сельская И.В.

3.28 МЕДИЦИНА ХХI ВЕКА Кучерук Е.Р. МОУ «Технический лицей г. Донецка» Руководитель – учитель физики Дегтярёва И.Б.

3.29 ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В МУЛЬТФИЛЬМАХ Мавроди К.А. МОУ «Технический лицей г. Донецка» 87

52 53

54

55

56

57 58 59

60 61 62 63 64

Руководитель – учитель физики Дегтярева И.Б.

3.30 ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ И БИОСИСТЕМЫ Пластовец В.Е. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – доцент, к.п.н. Логинова Е.Н.

3.31 КВАНТОВОЕ БЕССМЕРТИЕ Бабинцев Б.С. МОУ «Технический лицей г. Донецка» Руководитель – учитель-методист Колочко И.В. Секция 4 «ВОДОРОДНЫЙ КЛУБ» ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА, АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ЭНЕРГЕТИКА Председатели – Глухова Ж.Л., Додонова Е.В.

4.1 ОТ АТОМИСТОВ ДО АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ Королева А.Г. МОУ «Технический лицей г. Донецка» Руководитель – учитель физики Дегтярёва И.Б.

4.2 АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ЭНЕРГЕТИКА Романовская В.М. МОУ «Технический лицей г. Донецка» Руководитель – учитель физики Дегтярёва И.Б.

4.3 ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА: НАЧАЛО БОЛЬШОГО ПУТИ Соколов А.С. МОУ «Технический лицей, г. Донецка» Руководитель – учитель физики Дегтярёва И.Б 4.4 ЭНЕРГЕТИКА XXI ВЕКА Васин Д.Е. МОУ «Технический лицей г. Донецка» Руководитель – учитель физики Дегтярёва И.Б.

4.5 ВКЛАД И.В.КУРЧАТОВА В СОЗДАНИК АТОМНОЙ БОМБЫ Кепин Н.Ю. МОУ «Технический лицей г. Донецка» Руководитель – учитель физики Дегтярёва И.Б.

4.6 ВЕЛИКИЙ ФИЗИК ХХ СТОЛЕТИЯ А.Д. САХАРОВ Шубин П.А. МОУ «Технический лицей г. Донецка» Руководитель – учитель физики, Дегтярёва И.Б.

4.7 ТЕРМОЯДЕРЩИК ИЛИ БОРЕЦ ЗА РАЗОРУЖЕНИЕ? Жиляев Б.В. МОУ «Технический лицей г. Донецка» Руководитель – учитель физики Дегтярёва И.Б.

4.8 РАЗВИТИЕ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ Холоимова Т.С. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – старший преподаватель Тараш В.Н.

4.9 РАЗВИТИЕ ВОДОРОДНОГО ТРАНСПОРТА В СТРАНАХ БАЛТИИ Швалев Д.А. БНТУ, г. Минск, Республика Беларусь Руководитель – доцент, к.т.н. Гольцова М.В.

88

65 66 67

68 69 70

71 72

73 74 75 76

4.10 ТБУД-РАВНОВЕСИЕ ПРЕВРАЩАЮЩИХСЯ ФАЗ ПРИ ОБРАТНОМ ГИДРИДНОМ ПРЕВРАЩЕНИИ В СИСТЕМЕ Pd-H Бычек А.Б. БНТУ, г. Минск, Республика Беларусь Руководитель – доцент, к.т.н. Гольцова М.В.

4.11 ВОДОРОДНЫЕ АВТОМОБИЛИ. Кулинкович Н.Д. ГОУ ВПО «ДонНТУ», г. Донецк Руководитель – старший преподаватель Тараш В.Н.

4.12 ДОМАШНЯЯ СОЛНЕЧНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ Витвицкий Д.В. МОУ «Технический лицей г. Донецка» Руководитель – учитель-методист Колочко И.В.

4.13 ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ Приходько Д.П. МОУ «Технический лицей г. Донецка» Руководитель – учитель-методист Колочко И.В.

4.14 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОГАЗА В СТРАНАХ МИРА Совпель С.В. МОУ «Технический лицей г. Донецка» Руководитель – учитель-методист Колочко И.В.

4.15 НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ Додонова С.А. ГОУ «Лицей «Коллеж», г. Донецк Руководители – д.т.н., проф. Гольцов В.А., асс. Додонова Е.В. СОДЕРЖАНИЕ

77

78 79 80 81 82

83

Сборник напечатан по оригинальным текстам авторов. Иллюстрации взяты из открытых источников информации. Ответственные за выпуск – Котельва Р.В., Гольцова Л.Ф., Тараш В.Н.

89