XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Математика во время Великой Отечественной войны
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение:
Вот уже почти 78 лет прошло с окончания в Великой Отечественной войне, но победа войне, и победа над фашизмом нашего народа навсегда есть и будет в наших мыслях и сердцах, а также в истории как одно из величайших событий, которое повлияло на мировое развитие. Собравшись вместе перед общей бедой, и забыв при этом о собственных невзгодах и интересах, весь наш народ поднялся на защиту своей Родины. Значительный вклад в победу над фашизмом внесли и наши ученые математики, которые выполняли в экстремальных условиях свою главную задачу - обеспечение единства, техническую и стратегическую поддержку Родине, что имело особо важную роль в становлении оборонной мощи страны и промышленности.
Актуальность:
До сих пор нет сводного труда, который бы показал, как много математики дали фронту для победы, как их исследования помогали совершенствовать оружие, которое использовали воины в боях. Этот пробел следует восполнить как можно быстрее, поскольку многих из тех, кто это делал, уже нет в живых, поскольку человеческая память несовершенна и многое забывается. А нам никак нельзя забывать о том, что подвиг народа в Великой Отечественной войне не ограничивается только славными делами фронтовиков, что основы победы ковались и в тылу, где руками рабочих и их разумом, руками и разумом инженеров и ученых создавалась и совершенствовалась военная техника.
Цели:
- изучить какое значение имела математика в годы великой отечественной войны;
- воспитать чувство патриотизма, готовности к защите «Отечества».
Задачи:
- изучить какое значение имела математика в годы великой отечественной войны;
- воспитать чувство патриотизма, готовности к защите «Отечества».
-узнать, как создавались оружия и транспорт в годы войны
Гипотеза:
Математика сыграла большую роль в годы великой отечественной войны, научные разработки учёных-математиков сыграли большую роль в победе над фашизмом.
ВЕЛИКАЯ ОТЕЧЕСТВЕННАЯ ВОЙНА
Великая Отечественная война (22 июня 1941 — 9 мая 1945) — война Союза Советских Социалистических Республик против нацистской Германии и её европейских союзников (Венгрии, Италии, Румынии, Словакии, Финляндии, Хорватии), начавшаяся с самого крупного сухопутного вторжения в мировой истории их войск на советскую территорию и закончившаяся освобождением от фашизма стран Центральной и Восточной Европы. По своим масштабам — это был самый крупный и кровопролитный вооружённый конфликт в мировой истории. Восточный фронт являлся главной составной частью Второй мировой войны, завершившейся победой Красной армии и безоговорочной капитуляцией вооружённых сил Германии. Название «Великая Отечественная война» возникло в советской историографии и до сих пор используется, в первую очередь, в Российской Федерации; в большинстве стран мира именуется «Восточным фронтом»[ в нынешней германской и украинской историографии — также «Германо-советской войной».
МАТЕМАТИКА
Матема́тика — точная формальная наука, первоначально исследовавшая количественные отношения и пространственные формы. В более современном понимании, это наука об отношениях между объектами, о которых ничего не известно, кроме описывающих их некоторых свойств, — именно тех, которые в качестве аксиом положены в основание той или иной математической теории.Математика исторически сложилась на основе операций подсчёта, измерения и описания формы объектов[5]. Математические объекты создаются путём идеализации свойств реальных или других математических объектов и записи этих свойств на формальном языке.Математика не относится к естественным наукам, но широко используется в них как для точной формулировки их содержания, так и для получения новых результатов. Она является фундаментальной наукой, предоставляющей (общие) языковые средства другим наукам; тем самым она выявляет их структурную взаимосвязь и способствует нахождению самых общих законов природы
АРТИЛЛЕРИЯ
Математические знания были нужны и непосредственно в бою. Известно, что такой род войск – артиллерия без расчетов не мог бы существовать. На фронте были и специальные расчетные части. Стрельба с самолета по самолету и по наземным целям привела к математическим задачам, которые нужно было срочно решить. Ими занимались упорно как специалисты в области артиллерии, так и математики. Проблемы бомбометания привели к необходимости составления таблиц, позволяющих находить оптимальное время для сброса бомб на цель, область, которую накроет бомбовой удар. Такие таблицы были составлены еще до начала войны, но для самолетов, обладающих большими скоростями. Во время войны выявилась полезная возможность использования тихоходных учебных самолетов для ночных бомбежек. Были созданы специальные полки ночных бомбардировщиков, но для них не было своевременно создано таблиц бомбометания. Возникла срочная задача производства соответствующих расчетов. Таблицы были созданы и они оказали несомненную помощь нашим летчикам и летчицам.
ВОЕННО-МОРСКОЕ ДЕЛО
Существенное значение для решения некоторых практических задач имело развитие в Московском университете одного из разделов математики - номографии, изучающей теорию и способы построения особых чертежей-номограмм. Номограммы позволяют значительно экономить время вычислений, максимально упрощают расчеты ряда задач. Была создана таблица непотопляемости, по которой можно было рассчитать, как повлияет на корабль затопление тех или иных отсеков; какие номера отсеков нужно затопить, чтобы ликвидировать крен, и насколько это затопление может улучшить устойчивость корабля. Использование этих таблиц спасло жизнь многим людям, помогло сберечь огромные материальные ценности. Выдающийся Специальные бригады ученых-математиков занимались только расчетами. Сложнейшие задачи решались лишь с помощью логарифмических линеек и арифмометра. Работая в области теории вероятностей, наши ученые-математики определили размеры каравана судов и частоту их отправления, при которых потери были бы наименьшими.
АВИАЦИЯ
Увеличение скорости полета самолетов требовало не только повышения мощности двигателей, но и выбора оптимального профиля фюзеляжа и крыльев, а также решения многих других вопросов. Большое значение получили теории двух явлений — штопора и шимми (или флаттера), представлявших в ту пору основную опасность для авиаторов. Как правило, самолет, попавший в состояние штопора или шимми (особые вибрации самолета, приводившие к его разрушению) уже не могли из него выйти. Теорию этих явлений создал М. В. Келдыш. Однако он пошел дальше и на основании теории сделал заключения о том, как устранять эти явления. В результате практика полетов получила надежное средство для борьбы с шимми и штопором и за все время войны практически не было в нашей авиации гибели самолетов и летчиков по этим причинам.
Т-34
В октябре 1937 года, на территории Харьковского паровозостроительного завода, глава конструкторского бюро Михаил Ильич Кошкин совместно с А. А. Морозовым и Н. А. Кучеренко, начал создание танка. В основе боевой машины лежал дизельный двигатель. Толстые листы брони толщиной 4-7 см. располагались под крутым углом в 60⁰, чтобы снаряды противника, в случае лобовой атаки, рикошетили от корпуса. 76 мм-вая пушка имела дальность стрельбы до 1 км. В марте 1940 года 2 опытных образца нового танка совершили пробег от г. Харькова до г. Москвы. Дорога вела в обход городов проселочными дорогами. Целью было не только привезти образцы танков к начальству, но и испытать боевые машины. Задача была первостепенной важности, глава конструкторского бюро М. И. Кошкин вызвался сам вести один из танков. Машины были доставлены в Москву в установленный срок, танки были удостоены всестороннего изучения и в начале 1941 года начался массовый выпуск новой боевой машины Т-34. К сожалению, перегон танка по маршруту Харьков – Москва негативно отразился на здоровье его изобретателя и в сентябре 1940-го года М. И. Кошкин скончался от пневмонии.
КАТЮША
"Катюша", или реактивный миномет на базе грузовика ЗиС-6 (позже - Studebaker US6), была принята на вооружение Красной Армией 21 июня 1941 года. Оружие представляет собой реактивный снаряд и пусковую установку, состоящую из направляющих - "рельс". Снаряд разгоняется по направляющей и при контакте с землей взрывается. Советские полководцы массово использовали "Катюши", и это наводило ужас на противника: после залпа на месте цели оставалась только выжженная земля, а акустики Рейха не могли "засечь" русскую артиллерию. За время войны было выпущено больше 10 тысяч установок, которые воевали на многих фронтах. Позже "Катюши" приноровились стрелять практически прямой наводкой, "выбивая" немцев из руин Берлина.
ИСТРЕБИТЕЛЬ ЯК-9
Истребитель Як-9 активно применялся во всех операциях Великой Отечественной с 1942 по 1945 годы и на равных мог противостоять своему основному противнику — немецкому истребителю Bf. 109. Як-9 стал самым массовым истребителем в составе советских ВВС времен войны. Машина была устойчива во всех режимах полета и обладала отличным набором пилотажных качеств и маневренности. Як-9 превосходил самолеты Як-1 и Як-7Б в скорости полета, скороподъемности и вертикальном маневре. Созданный в конце 1942 года КБ А. С. Яковлева истребитель был спроектирован с тщательным проведением ревизии всей конструкции истребителей предшественников.Максимальная скорость машины на высоте 5 тысяч метров составляла 672 км/ч, а вооружение включало в себя 1х20-мм пушку ШВАК и 2х12,7-мм пулемета УБС. В годы Второй мировой войны самолет Як-9У оставался одним из наиболее сильных истребителей СССР и обладал реальным превосходством над машинами противника. У советских летчиков за свои выдающиеся характеристики Як-9У получил прозвища «убивец» или «убийца». Выпуск машины продолжался в течение нескольких лет и после завершения войны. При этом Як-9У стал одним из последних советских поршневых истребителей. Всего с октября 1942 по декабрь 1948 года было выпущено 16 769 самолетов Як-9 различных модификаций
ШТУРМОВИК ИЛ-2
Пожалуй, именно Ил-2 стал самым узнаваемым самолетом Великой Отечественной войны. Об этой машине знает практически каждый, самолет даже подарил свое название целой серии российских авиасимуляторов, которые на долгие годы стали лучшими играми в своем жанре. Конструктором данного штурмовика был Сергей Ильюшин, который начал работу над самолетом еще в 1938 году. Из-за довольно большого веса самолет с двигателем АМ-38 (1665 л.с.) развивал максимальную скорость полета в 426 км/ч, посадочная скорость штурмовика составляла 140 км/ч. В годы войны самолет Ил-2 непрерывно совершенствовался. Так в начале 1943 года было принято решение вооружить штурмовик более мощными пушками для борьбы с танками противника. На Ил-2 установили две пушки НС-37 с боезапасом по 50 снарядов на каждую. Однако данная пушка оказалась слишком мощной и скорострельной. При стрельбе самолет раскачивало и разворачивало в воздухе, что серьезно затрудняло ведение прицельного огня. Поэтому от пушки НС-37 решили отказаться. Гораздо более эффективными показали себя малокалиберные противотанковые бомбы ПТАБ-2,5-1,5. Один штурмовик мог нести до 200 таких бомб, при сбросе они накрывали полосу шириной 10х100 метров.
ПУЛИМЁТ ДП-27
К началу войны ручной пулемет ДП-27 (Дегтярев пехотный, кал 7.62мм) стоял на вооружении Красной Армии почти 15 лет, имея статус основного ручного пулемета пехотных частей. Его автоматика приводилась в действие энергией пороховых газов. Газовый регулятор надежно предохранял механизм от загрязнений и высоких температур. ДП-27 мог вести только автоматический огонь, но даже новичку достаточно было нескольких дней для того, чтобы освоить стрельбу короткими очередями по 3-5 выстрелов. Боекомплект из 47 патронов размещался в дисковом магазине пулей к центру в один ряд. Сам магазин крепился сверху ствольной коробки. Масса неснаряженного пулемета составляла 8,5 кг. Снаряженный магазин увеличивал ее еще почти на 3 кг. Это было мощное оружие с прицельной дальностью 1,5 км и боевой скорострельностью до 150 выстрелов в минуту. В боевом положении пулемет опирался на сошки. На конце ствола навинчивался пламегаситель, значительно уменьшающий его демаскирующее действие. ДП-27 обслуживался стрелком и его помощником. Всего было выпущено около 800 тыс. Пулеметов.
Электрозавод
Московский Электрозавод, основанный в 1928 году, в военные годы должен был не только продолжать производить оборудование для электростанций, но и в короткие сроки освоить выпуск военной продукции. В рамках оборонзаказа предприятие поставляло на фронт специальные трансформаторы для подачи высокого напряжения на заградительные устройства, противотанковые ежи, миноискатели и масловодогрейки для обогрева двигателей при минусовых температурах. Также здесь производили узлы для минометов, снаряды для них. В цехах предприятия ремонтировали танки Т-34. При этом сотрудники продолжали исследования в области электрооборудования. Были спроектированы конструкции механизмов переключения под нагрузкой на 110 киловольт для мощных трансформаторов, комбинированные трансформаторы для питания ртутных выпрямителей и измерители температуры обмоток, позволяющие контролировать режим работы трансформаторов.
Сергей Алексеевич Христианович
Считался одним из передовых советских ученых того времени, был заместителем директора Института механики АН СССР и одним из основателей знаменитого МФТИ. Во время войны совместно с другими учеными занимался проблемой увеличения кучности стрельбы реактивной системы залпового огня "Катюша". Присущая советским ученым смекалка позволили решить проблему максимально быстро и эффективно: в снаряде определенным образом стали высверливать отверстия, через которые вырывались пороховые газы и закручивали снаряд, значительно повышая кучность. Впрочем заслуги Сергея Алексеевича распространяются и на авиацию: он дал теоретическое обоснование основных закономерностей изменения аэродинамических характеристик крыла самолёта в режиме полёта на больших скоростях. Полученные им результаты имели большое значение при расчёте прочности самолётов. Совместно с Христиановичем в целях совершенствования авиационной техники работало другие ученые: Н.Е. Кочин, А.А. Дородницын, Н.Г. Четаев.
Мстислав Всеволодович Келдыш
Президент Академии наук СССР и один из идеологов советской космической программы. Во время войны внес огромный вклад в живучесть советской авиации. Его работы в области флаттера (автоколебаний крыла самолета и других его элементов) и шимми (похожих колебаний, но на шасси) позволили предотвратить большое количество катастроф из-за неправильных конструктивных решений, спасти жизни многих пилотов.
Андрей Николаевич Колмогоров
Андрей Николаевич - один из крупнейших математиков 20-го века, один из основоположников теории вероятности, специалист в теории алгоритмов, топологии, теории множеств и еще огромного количества сложных математических направлений. когда фашисты вступили на советскую землю, Колмогоров наряду с другими учеными включился в борьбу против захватчиков на научном поприще. Используя наработки по теории вероятности, ученый сумел разработать теорию наивыгоднейшего рассеивания артиллерийских снарядов. Полученные им результаты помогли повысить меткость стрельбы и тем самым увеличить эффективность действия артиллерии. Кроме того, Колмогоров сделал большой вклад в изучение турбулентности.
Сергей Натанович Бернштейн
Когда говорят про технологические и научные успехи советского военно-морского флота, то в первую очередь вспоминают Сергей Натановича. Во время ВОВ разработал таблицы для определения местонахождения судна по радиопеленгам. Таблицы позволили ускорить штурманские расчеты примерно в 10 раз. В 1943г. были подготовлены авиационные штурманские таблицы, которые нашли широкое применение в боевых действиях дальней авиации, значительно повысили точность самолетовождения. Штаб авиации дальнего действия, давая высокую оценку работе математиков, отметил, что ни в одной стране мира не были известны таблицы, равные этим по своей простоте и оригинальности.
Заключение
Мы считаем, что тема нашей работы очень актуальна в наши дни, особенно для наших сверстников. Во-первых, она приближает математику к истории моей страны, к жизни. Показывает, что это не просто сухие цифры, это история, человеческие судьбы. Ведь от точности расчетов зависели человеческие жизни. Во- вторых, эта работа помогает понять, что изучение математики необходимо, она соприкасается со всеми отраслями науки. И чем бы мы в дальнейшем не занимались, что бы мы не выбрали, знания математики нам будут необходимы.