Г. Сургут - 2015

Г. Сургут - 2015
Цель:
Познакомить
учащихся
с
научными
достижениями в годы Великой Отечественной войны и
показать роль науки физики в достижении Великой
Победы.
Задачи урока:
- Формирование представлений о взаимодействии
физики и техники и их значительной роли в победе
над фашизмом.
Формирование
гражданской
ответственности,
уважительного отношения к исторической памяти
своего народа, гордости за отечественную науку на
материалах об ученых-физиках, исторических фактах,
документах.
- Развитие эмоционально-ценностного мышления
учащихся на примере взаимодействия физики,
литературы, истории.
- Воспитание ответственности, потребности личного
участия в мероприятиях, посвященных празднованию
памятных дат.
Содержание:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Введение
Как все начиналось
Радиолокация и радиотехника
Оптика, люминесценция, спектроскопия
Баллистика
Термоэлектричество и полупроводники
Аэродинамика и гидродинамика
Электромагнетизм
Физика низких температур
Электромагнетизм (Магнитные методы контроля)
Заключение
«Запоминайте их» ( Н. Рыбалко)
Война ... Это слово нам не приснилось.
Оно слышится в каждом доме, когда
листают старые фотографии и смотрят на
портреты родных и близких людей.
Оно слышится и тогда, когда за
окошком бушует май природа вступает
в самую прекрасную свою пору цветения.
Оно слышится и тогда, когда
убеленные сединами мужчины
и
женщины встречаются вместе и вспоминают свою молодость
такую трудную и, несмотря ни на что, прекрасную. Они
плачут и вспоминают, своих друзей, свою любовь, свою
войну.
Дороги войны ... От Бреста до Москвы - тысяча сто
километров, от Москвы до Берлина - тысяча шестьсот. Итого
- две тысячи семьсот километров ... Не так уж много, правда?
Если поездом, то двое суток, самолетом - около трех часов.
Перебежками и по-пластунски, в боях и в поединках с
врагом, в отступлениях и атаках, в санитарных поездах и
эшелонах на передовую – четыре долгих трудных года!
В каждой семье чтят память
тех, кто не вернулся с полей
сражений, кто умер от ран в
послевоенные годы. Мы помним
тех, чьи могилы и сегодня, уже
спустя 70 лет, все еще остаются
безымянными.
В истории войн известны
многие оборонительные
сооружения,
казавшиеся
их
создателям
непреодолимыми:
линия обороны Зигфрида, линия
укрепления
Маннергейма,
линия укрепления Мажино… И
каждая из них не выдержала
испытания войной.
Но линия духа доблести и героизма - эта линия оказалась для
врага непреодолимой.
Ужасы войны невозможно было бы пережить без веры в
победу, надежды и любви. Любовь согревала сердца
фронтовиков, заставляла их яростнее сражаться и защищать
своих любимых, матерей, детей. Любовь помогла выстоять и
остаться в живых.
Великая Отечественная война всколыхнула весь
советский народ, в том числе и людей, занимающихся
наукой, и, конечно, физиков. Всем понятно, что
значительную роль в создании современного оружия играет
техника, основой которой служит физическая наука.
В первые дни войны ученые России естественнонаучного
и технического профиля целиком переключились на
решение оборонных задач
Президиум
АН
СССР
по
согласованию
с
государственными плановыми органами наметил основные
направления
их
деятельности.
Фундаментальные
исследования, развивавшиеся до войны, стали основой
решения многочисленных оборонных проблем, созданные в
эти
годы
заделы
использовались
для
решения
теоретических и прикладных задач, связанных с
потребностями
фронта.
Динамизм,
мобильность,
комплексный подход к решению неотложных задач фронта
стали характерными чертами работы ученых в военные
годы.
Важным направлением физики, получившим развитие в военные годы,
явились исследования в области радиолокации и радиотехники, которые в
Советском Союзе были представлены работами:
А.И.Берга,
Б.А.Введенского,
Л.И.Мандельштама,
В.А.Фока,
А.Л.Минца и др.
Конструкторы Ю.Б.Кобзарев, Н.А.Погорелко, НЛ.Чернецов разработали
установка РУС-2-с и 22 июня 1941 г. она охраняла небо Ленинграда от
воздушного нападения. Она использовалась и в противовоздушной обороне
Москвы и других городов. В 1941-1942 гг. успешно разрабатывались
различные типы радиолокационных установок (РЛС), в том числе станции
обнаружения самолетов и станции орудийной наводки. Насколько известно,
научный приоритет, то есть первенство, в ее разработке принадлежит именно
советским физикам.
РЛС в начале Великой Отечественной войны была разработана на
лампах — и генераторы, и приемники. На полупроводниковые системы
перешли уже во время войны. Такие радиолокаторы можно было уже тогда
устанавливать и на самолетах, а не только на земле. Это позволило
вести ночной бой, то есть «видеть» вражеский самолет в темноте.
Большую роль в создании оптических систем и приборов для военной техники и
промышленности сыграли фундаментальные работы в области оптики и
люминесценции, проводившиеся в ГОИ и ФИАН под руководством С.И.Вавилова.
С 1938 г. начались работы по созданию новых источников света. Незадолго до
начала войны были созданы первые советские флуоресцентные лампы.
Исследования продолжались и во время эвакуации в Казани, где к ним
подключались ученые Казанского университета под руководством академика
А.Е.Арбузова.
Важную роль сыграли исследования академика И.В.Гребенщикова в области
оптики, а также работы по вычислительной оптике, необходимые для расчетов
фотографических систем, исследования по созданию новых сортов оптического
стекла, электронных микроскопов.
Их результаты получили разнообразное применение в производстве
оптических приборов, перископов, фотоаппаратуры, оптических методов
контроля, маскировочных покрытий военных кораблей, военных объектов и
т.д. Сотрудники ГОИ дали армии новые образцы дальномеров, стереотруб,
различных объективов для аэрофотосъемки, специальные светящиеся
составы, помогавшие вести артиллерийский огонь ночью, разработали
методы светомаскировки военных объектов, авиационных и пороховых
заводов, пристаней и т.д. Учеными были установлены допустимые с точки
зрения светомаскировки нормы освещенности объектов.
Чрезвычайно важным направлением научно-технического прогресса в
промышленности, развиваемого на основании фундаментальных работ ученыхфизиков во главе с Г.С.Ландсберга было внедрение спектрального анализа в
различные области военной техники, в производство вооружения, самолетов,
танков, металлургию и т.д.
Большой
вклад
в
создание
и
совершенствование реактивной артиллерии в
ходе войны внесли ученые Н.М.Беляев,
С.А.Христианович,
Н.Н.Семенов,
Я.Б.Зельдович и др. Семенов и Зельдович
изучали процессы горения пороха в ракетных
снарядах, создали теорию расчета их
баллистики, давали рекомендации по их
конструированию; Беляев и его сотрудники
установили причины разброса снарядов и
дали свои предложения по увеличению
устойчивости их полета; С.А.Христианович,
Ф.Р.Гантмахер, Л.М.Левин, А.Д.Надирадзе
внесли
существенные
изменения
в
конструкцию
артиллерийских
снарядов,
реактивных снарядов, что способствовало
более точному их полету по траектории и
улучшению кучности боя. Плотность огня была
увеличена в три раза.
Одним из самых массовых и не сразу оцененных по достоинству видов
вооружения были минометы. Используя разработки баллистиков, теоретики и
практики-артиллеристы, опытные конструкторы в 1941 г. в кратчайшие сроки
создали новые образцы 82-мм батальонного и 120-мм полкового минометов,
более простые в изготовлении, удобные для массового производства.
Последний был скорострельным, имел малый вес и дальность стрельбы в 5700
м.
С.А.Христианович
Я.Б.Зельдович
Н.Н.Семенов
Важнейшим направлением в области физики и техники
были ведущиеся под руководством А.Ф.Иоффе с конца 20х — начала 30-х гг. исследования по термоэлектричеству и
полупроводникам.
Их результаты позднее произвели переворот в
электронной технике, а в годы войны позволили создать
малогабаритные термогенераторы — устройства, где
электрическая
энергия
вырабатывалась
непосредственно из тепловой для питания маломощных
партизанских передатчиков.
Были созданы так же светящиеся составы, чувствительные к
инфракрасному излучению, которые легли в основу оптических приборов для
ориентации в ночных атаках, для распознавания самолетов противника и т.д. В
работах по видению в инфракрасных лучах, которые велись в эвакуации в
Казани, участвовали:
Л.А.Арцимович,
Б.В.Курчатов,
С.Ю.Лукьянов,
А.П.Андреев.
Так, А.П.Андреев и Б.В.Курчатов получили
чувствительный
к
инфракрасному
излучению состав, который позволил
создать ряд оптических приборов для
ориентации ночью.
Под руководством С.А.Чаплыгина в ЦАГИ работал научный
семинар, на котором обсуждались и стимулировались
многочисленные исследования в области аэро- и гидродинамики,
теории устойчивости движения различных механических систем и
теории динамической прочности конструкций.
Теоретические достижения этого семинара оказали большое влияние на
развитие этих разделов науки и предопределили успехи в области развития
авиации, в практике создания судов, движущихся с большими скоростями, и во
многих других разделах техники.
М.В.Келдыш решил ряд задач по теории устойчивости упругой конструкции
самолетов при полетах с большими скоростями. Особенно важное значение
имели для авиации исследования М.В.Келдыша и Е.П.Гроссмана и других в
области колебаний и автоколебаний авиаконструкций. Широкую известность и
огромное практическое значение приобрели исследования в области теории
флаттера - внезапно возникающих при большой скорости полета
лавинообразных колебаний, ведущих к разрушению самолета.
Были созданы методы расчета флаттера, его
моделирования в аэродинамических трубах, предложены
эффективные меры борьбы с этим явлением. М.В.Келдыш
изучил также явление шимми самовозбуждающихся
колебаний переднего колеса шасси при взлете и посадке
самолетов. На основе созданной им теории шимми и с его
участием были найдены конструктивные решения,
предупреждающие появление шимми.
Большой
вклад
внесли
ученые-физики
Ленинградского
физикотехнлогического института (ЛФТИ) в противоминную защиту кораблей
Военно-Морского Флота.
По заданию судостроительной промышленности в 1936 г. в
Ленинградском физико-техническом институте под руководством
будущего президента АН СССР А.П.Александрова велись поиски
эффективных средств защиты кораблей от магнитных и
электромагнитных мин.
В результате четкого координирования исследований к началу
Войны были разработаны и испытаны принципы размагничивания кораблей,
создан совершенный метод размагничивания кораблей, типовые проекты
размагничивающих устройств, отработаны для массового выпуска аппаратура и
оборудование, подготовлены специалисты по размагничиванию.
Но оставались и «дыры». Если с надводными кораблями дела шли
хорошо, то с подводными лодками не получалось – лодки гибли от мин.
С начала войны эти работы расширились. К бригаде
физиков ЛФТИ (А.П.Александров, В.Р.Регель, Д.В.Филиппов,
К.К.Щербо), работавшей в области зашиты кораблей,
присоединились:
И.В.Курчатов, В.М.Тучкевич, М.М.Бредов,
Б.С.Джелепов, Ю.С.Лазуркин, Л.М.Неменов,
А.Ф.Иоффе и другие.
В корпусе подводной лодки отверстия сверлить нельзя из-за
уменьшения запаса живучести лодки. Как защитить магнитную
систему от высокого давления? Физики предложили остроумный
способ – «натереть» борт подводной лодки петлёй кабеля, по
которому шёл постоянный мощный ток. Сначала моряки
поднимали и опускали кабель вручную, а затем – с помощью
электромоторов, поставленных на деревянных судах.
Этот безобмоточный способ имел массу достоинств: перестали
гибнуть подлодки, экономился дефицитный медный кабель,
появилась реальная возможность защитить малые корабли, на
которые раньше кабель жалели. Сотрудники ЛФТИ к началу 1942 г.
«размагнитили» почти все корабли Балтфлота.
В создании его участвовали И.В.Кпимов, М.В.Щадеев,
В.М.Тучкевич, А.В.Курленков, М.Г.Фролов. С августа 1941 г. работы
по размагничиванию начались под руководством И.В.Курчатова в
Севастополе; под руководством А.П.Александрова на Северном
флоте. Позднее они развернулись на Ладожском озере, на
Волжской флотилии, Каспии, Тихоокеанском флоте, Амуре.
Выдающийся физик-теоретик, будущий
академик И.Е.Тамм выполнил ряд важных
теоретических
расчетов
в
области
размагничивания. Учеными была создана
аппаратура для размагничивания, методы
контроля и т.п.
Передовым направлением в развитии отечественной физики, имевшим
выход в оборону, была работа Института физических проблем АН СССР в
области физики низких температур. Изучая свойства жидкого гелия в конце 30-х
гг., П.Л.Капица пришел к фундаментальному открытию, которое послужило
основой нового направления — физики квантовых жидкостей. Открытие в 1937 г.
явления сверхтекучести жидкого гелия при температуре ниже критической (2,19
К), по словам А.Ф.Иоффе, «обосновало квантовую теорию тепла самым
непосредственным образом» и явилось «событием в области физики мировой».
Это открытие было теоретически истолковано Л.Д.Ландау, который в 19401942 гг. создал теорию свертекучего состояния, а затем систематику и теорию
фазовых переходов из одного состояния в другое, сделав тем самым важный
вклад в теоретическую физику.
П.Л.Капица
Открытие
свертекучести
гелия
помогло
истолковать
природу
сверхпроводимости как сверхтекучесть электронного газа. В 1934 г. П.Л.Капица
создал установку для ожижения гелия на оригинальном принципе, а затем
установку для ожижения воздуха и получения кислорода - турбодетандер. Эти
изобретения сыграли важную роль в годы войны, когда понадобилось большое
количество
кислорода
для
промышленности
и
производства
боеприпасов, для госпиталей, для подводных лодок.
По методу Капицы в годы войны были созданы также мобильные
установки для получения жидкого кислорода в прифронтовой полосе
Л.Д.Ландау
Магнитные методы контроля корпусов артиллерийских снарядов в 1942 г.
разрабатывали в Уральском филиале АН СССР Я.С.Шур и С.В.Вонсовский. Они
сконструировали на этом принципе прибор - дефектоскоп, который
контролировал корпуса снарядов на начальных стадиях технологического
процесса. Дефектоскопы внедрялись на всех снарядных заводах СССР,
увеличили производство готовых изделий на 1-2%, при сохранении прежнего
уровня материальных затрат, экономили материалы. Метод электронагрева при
термической обработке снарядов с 1941 г. разработали сотрудники УФ АН
Н.М.Родигин и В.Д.Садовский, что ускорило и облегчило обработку
металлических деталей снарядов.
Уральские физики, используя магнитные методы, придумали способ
непрерывного измерения диаметра шейки без остановки шлифовального станка.
Для этого вблизи обтачиваемой шейки ставился небольшой прибор,
реагирующий на магнитное поле шейки. По мере сошлифовывания, уменьшения
диаметра детали, менялись и показания прибора. Рабочим нужно было только
наблюдать за его стрелкой и по достижении ею определенной метки на шкале
останавливать станок и снимать деталь — всё без промежуточных измерений.
Трудными были условия работы и быт ученых.
Лаборатории располагались в помещениях на крошечных
площадях, отгороженных друг от друга иногда только шкафами.
Семьи отделялись друг от друга простынями. Характерными
чертами быта были постоянная нехватка продуктов, жилья,
топлива, очереди за продуктами, совместная работа на
огородах, участие всех без исключения в заготовках дров,
разгрузке барж на Волге, в ремонте дорог, дежурстве в
госпиталях. Однако лишения, холод, недоедание, болезни,
перегрузки на работе не помешали успешному решению
оборонных задач.
После войны немцы признали, что наши наука и техника
были на высоте требований, которые предъявило время. И
действительно, советские ученые, в частности физики, самым
непосредственным образом исполнили свой патриотический
долг помощи фронту.
Можно расcказать многое. О конструкторах оружия и
техники, авиаконструкторах и ученых химиках,
биологах, металлургах, инженерах, врачах, простых
тружениках, которые в тылу фронта «ковали» Победу.
Большое спасибо им всем!
И будет так,
неотвратимо будет...
На сцену выйдет
в орденах старик –
Последний на планете фронтовик.
И перед ним в порыве
Встанут люди:
Не кто-нибудь пред ними –
фронтовик!
И голосом спокойным и усталым
Солдат бывалый поведет рассказ,
Как землю эту
вырвал у металла,
Как наше солнце
сохранил для нас.
И будут парни очень удивляться,
Девчонки будут горестно вздыхать:
Как это можно умереть в семнадцать,
Как можно в годик маму потерять...
И он уйдет,
свидетель битвы грозной,
С букетом роз и маков полевых...
Запоминайте их,
пока не поздно,
Пока они живут среди живых.
Николай Рыбалко