VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Вклад ученых-физиков в дело Великой Победы
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Проблема исследования.
Потребность в изучении и исследовании данной работы заключается в том,
что до сих пор не изучался вопрос о вкладе ученых-физиков в дело Победы ВОВ
полученные исследования должны содействовать в углублении знаний по кинематике движения тела, брошенного под углом к горизонту
Актуальность исследования.
Актуальность темы моего исследования определяется необходимостью, чем дальше уходят в историю события того грозного времени, тем меньше мы, настоящая молодежь, помним о том мужестве, героизме которыми было завоевано наше мирное небо над головой, наше счастливая жизнь.
Цель исследования. Изучить научные достижения, открытия, изобретения учёных – физиков, ставшие одними из решающих факторов Победы во время Великой Отечественной войны.
Объект исследования:
научные достижения, открытия, изобретения учёных в годы Великой Отечественной войны.
Предмет исследования. Научные достижения, открытия, изобретения учёных– физиков.
Гипотеза исследования. Если значительную роль в создании современного оружия в годы ВОВ играет техника, основой которой служит физическая наука, то деятельность ученых в военные годы является одним из решающих факторов Победы.
Задачи исследования.
1. Познакомиться с научными достижениями в годы Великой Отечественной войны и показать роль науки физики в достижении Великой Победы.
2. Выделить наиболее интересные значимые моменты изобретений физиков в Великой Отечественной войне.
3.Исследовать законы падения тела, брошенного под углом к горизонту.
Методы исследования. Для реализации поставленных задач выбрали следующие методы:
поиск информации из книг, Интернета;
сбор фотоматериалов;
Теоретическая и практическая значимость исследования.
1.Работа имеет патриотическое значение.
2.Исследования могут быть использованы учителями в учебном процессе.
3.Данный материал окажет помощь учащимся в научной деятельности.
4.Кроме того, хорошая практическая направленность работы реализуема в условиях нашего времени.
Когда на рассвете 22 июня 1941 года вооруженные силы фашистской Германии вторглись в пределы Советского Союза, и над Родиной нависла смертельная опасность, весь наш народ поднялся на защиту своего Отечества. Силы и помыслы миллионов людей были направлены к одной общей цели- разгрому врага.
Великая Отечественная война всколыхнула весь народ, в том числе и людей, занимающихся наукой, и, конечно, физиков. Наука и техника тоже встали на военную вахту. Всем понятно, что значительную роль в создании современного оружия играет техника, основой которой служит физическая наука. Какой бы новый вид вооружения не создавался, он неминуемо опирается на физические законы: рождалось первое артиллерийское оружие - приходилось учитывать законы движения тел (снаряда), сопротивление воздуха, расширение газов и деформацию металла; создавались подводные лодки – и на первое место выступали законы движения тел в жидкостях, учет архимедовой силы; проблемы бомбометания привели к необходимости составления таблиц, позволяющих находить оптимальное время для сброса бомб на цель.
Во многих случаях физики работали непосредственно на фронте, испытывая свои предложения на деле, немало физиков пало на поле брани, защищая Родину.
Деятельность ученых в военные годы - это замечательный образец беззаветного служения своей Родине и своему народу, самоотверженного и напряженного творческого труда. История сохранила нам немало ярких доказательств этому. В 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. «Все для фронта, все для победы!» - эти слова стали девизом миллионов.
Глава 1. Научные достижения, открытия, изобретения учёных – физиков, ставшие одними из решающих факторов Победы во время Великой Отечественной войны
Из литературы известно, что в начале войны, ведущие научные работники приняли обращение «К ученым всех стран». Его подписали физики А.Ф.Иоффе и П.Л.Капица, специалисты в области механики А.Н.Крылов и С.А.Чаплыгин. В нем говорилось: «В этот час решительного боя советские ученые идут со своим народом, отдавая все силы борьбе с фашистскими поджигателями войны — во имя защиты своей родины и во имя защиты свободы, мировой науки и спасения культуры...».
Часть ученых поехала в эвакуацию, чтобы в лабораториях и на исследовательских установках, опираясь на свои знания, создавать разработки, нужные фронту. Лозунг «Все для фронта, все для Победы!» был в те годы не только приказом, но естественной потребностью почти каждого человека.
Вторая часть людей науки пошла в действующую армию или в Народное ополчение, чтобы сражаться с оружием в руках. Война была не только битвой армий, но и длительным, изнуряющим сражением техники, битвой умов.
К началу войны с СССР гитлеровская Германия обладала мощным военным потенциалом. У нее были совершенные танки, самолеты. Она превосходила нашу страну не только по качеству, но и по количеству - единиц военной техники. Вот несколько цифр: промышленная база Германии вместе с базами ее союзников и порабощенных стран превышала советскую в 1,5—2 раза, а в 1942 г. в связи с захватом богатейших районов нашей страны — в 3—4 раза.
Командование, конструкторы, ученые понимали, как сильно исход войны зависит от технического оснащения нашей армии! Нужно было в кратчайшие сроки не только организовать выпуск нужного количества военных машин разного назначения, но и создать новые, превосходящие аналоги противника.
В городе Куйбышев вовсю шло строительство авиационных заводов, которые в кратчайшие сроки стали производить крылатые орудия победы.Однако, фундаменты для заводов в прямом и переносном смысле были заложены загодя. Еще в начале августа 1940 года Правительство СССР постановило начать строительство авиационных заводов №122 и №295 НКАП (Народный комиссариат авиационной промышленности). Они должны были расположиться в трех километрах восточнее железнодорожной станции Безымянка. Завод №122 должен был встать в строй 31 декабря 1941, а №295 — 1 февраля 1942 года.
В этот же период активно велось строительство Безымянской ТЭЦ, которая должна была снабжать будущие авиационные предприятия электроэнергией.
С началом войны на этих площадках начали размещаться заводы, эвакуированные из европейской части России. Все они, естественно, имели авиационную направленность:
1 – Московский завод №1 им. Сталина. Более известный самарцам, как «Прогресс» был эвакуирован в октябре 1941 года, на площадку строившегося завода №122 НКАП.
К этому моменту здесь уже «обживались» несколько ранее эвакуированных заводов из Смоленска, Киева, Днепропетровска, Риги и Таллина. В итоге все они были объединены в одно целое — Госавиазавода №1.
2 — Воронежский завод №18 им. Ворошилова. Он же «Авиакор». Именно здесь впервые стали производить легендарные ИЛ-2. Начали еще в Воронеже, с марта 1941 года, а продолжили уже в Юнгородоке. Как и в предыдущем случае, занял площадку уже строящегося завода №295.
3 - Агрегатный завод №35. Он же «Авиаагрегат». Выпускал винты для самолетов. Прежде всего, все для того же ИЛ-2.
4 - Завод № 305. Он же «Гидроавтоматика». Специализировался на выпуске нормализованных изделий авиационного назначения.
5 — Моторный завод № 24 им. Фрунзе (ныне — ПАО Кузнецов)
Все заводы были объедены одной целью — выпуском штурмовика Ил-2, легендарной машины, прозванной у нас летающим танком, а по ту сторону линии фронта — чёрной смертью. Всего за годы войны было построено 36 183 самолётов Ил-2, из них 3/4 в Куйбышеве.
Особенно значительным был рост металлообрабатывающей промышленности. Только за 1942 г. объем продукции, выпущенной металлообрабатывающими заводами союзных наркоматов, находившимися в области, вырос по сравнению с 1941 г. в 3,8 раза, более чем в два раза увеличилось количество работающих на этих заводах.
Промышленные предприятия г. Куйбышев изо дня в день увеличивали выпуск продукции для фронта.
Изобретение размагничивающих устройства для кораблей.
Для экспериментов по размагничиванию больших кораблей был выделен линкор "Марат". Именно на этом крупнейшем корабле нашего военно-морского флота при помощи размагничивающей обмотки тока физикам удалось в десятки раз уменьшить магнитное поле в непосредственной близости от киля - наиболее уязвимой части корабля. На основании этих опытов командование издало приказ об организации бригад по установке размагничивающих устройств на всех кораблях флота. Уже в августе 1941 года основное боевое ядро кораблей на всех действующих флотах и флотилиях было защищено от магнитных мин противника. Благодаря самоотверженному труду ученых-физиков и военных моряков, для Родины были сохранены сотни кораблей и многие тысячи человеческих жизней.
Работа группы ученых под руководством Игоря Васильевича Курчатова в г. Севастополе была сопряжена не только с большой ответственностью, но и опасностью. Устройство мин, применявшихся фашистами, постоянно менялось, и для успешной борьбы с ними необходимо было изучить их устройство. Разборку мин неизвестной конструкции зачастую собственноручно производил сам Игорь Васильевич. Суровая действительность военного лихолетья заставляла рисковать жизнью даже крупнейшего ученого нашей страны. (Приложение 1)
Разработка мер по предупреждению явления флаттера.
Не менее важную задачу перед учеными поставила военная авиация. В ходе испытания скоростных машин летчики столкнулись с явлением флаттера - внезапного разрушения самолета из-за появления интенсивных вибраций. Группа Мстислава Всеволодовича Келдыша, изучив это явление, разработала надежные меры по предупреждению флаттера. В результате такой работы наша авиация не знала потерь, связанных с этим явлением, и появилась возможность значительно увеличить скорость и маневренность самолетов. (Приложение 2)
Сам Семен Алексеевич Лавочкин писал: «Я не вижу моего врага - немца-конструктора, который сидит над своими чертежами... в глубоком убежище. Но, не видя его, я воюю с ним. Я знаю, что бы там ни придумал немец, я обязан придумать лучше. Я собираю всю мою волю и фантазию, ... все мои знания и опыт ..., чтобы в день, когда два новых самолета - наш и вражеский - столкнулись в военном небе, наш оказался победителем».
В 1943 году С.А. Лавочкин за свой творческий вклад в победу в величайшей битве за Волгу получил высокое звание Героя Социалистического Труда. (Приложение 3)
Создание гвардейского миномета БМ-13 («Катюша»).
Грозным оружием военного периода явился созданный советскими учеными и конструкторами гвардейский миномет БМ-13, широко известный под названием "Катюша". Снаряд этого орудия представлял собой пороховой реактивный двигатель, масса снаряда составляла 42,5 кг, длина его 1,5 м, дальность полета около 8 км. Полк таких реактивных установок за 8-10 секунд обрушивал на врага 384 снаряда, уничтожая живую силу и технику на площади свыше 100 гектаров. (Приложение 4)
Внезапность и массированность огня "Катюш" наносили большие потери противнику и настолько сильно действовали морально, что части противника обращались в паническое бегство. Один пленный фашист рассказывал, что они никогда в жизни не испытывали такого ужаса.
Заметим, что в ходе войны грозное оружие совершенствовалось, благодаря исследованиям крупных ученых-физиков, в том числе академика С.А. Христиановича и члена-корреспондента Н.М. Беляева. Ими были выяснены причины разброса снарядов при сходе с направляющей рамы и высказаны рекомендации для достижения более точного полета снарядов по намеченной траектории. Кроме того, ученые разработали новую рецептуру топлива для реактивных снарядов и теорию его горения, что в дальнейшем позволило применять более тяжелые реактивные снаряды массой 72 кг. (Приложение 5)
Создание гвардейского миномета БМ-13 («Катюша»).
В начале 1943 года военным специалистом И.А. Ларионовым была изобретена авиационная бомба кумулятивно-концентрированного (остронаправленного) действия, теория которого вскоре была разработана выдающимся механиком академиком М.А. Лаврентьевым (бывшим председателем Сибирского отделения АН СССР). Эта бомба предназначалась для борьбы с танками, поскольку под громадным давлением, возникающим в ней при взрыве, металлические частицы со скоростью порядка 10 км/с узкой струей пронизывали танковую броню подобно тому, как сильная струя воды проникает в мягкую глину. Впервые бомбы остронаправленного действия были успешно применены в битве на Курской дуге, завоевав всеобщее признание. (Приложение 6)
Создание радиотехнических средств и установок, предназначенных для военных целей: термоэлектрогенераторы, радиолокационные установки.
Немалый вклад в развитие радиотехнических средств и установок, предназначенных для военных целей, внес в годы Великой Отечественной войны академик А.Ф. Иоффе, который в то время являлся председателем комиссии по научно-техническим военно-морским вопросам. Специально для партизанских отрядов им был разработан термоэлектрогенератор, служивший источником питания для радиоприемников и передатчиков. Он состоял из нескольких термоэлементов, крепившихся к дну солдатского котелка. В котелок наливалась вода, и он ставился на костер. Вода определяла температуру одних спаев, а температуру других "задавало" пламя костра, нагревающее дно котелка. Перепада температур в таком случае в 250-300 градусов хватало для надежного обеспечения питания переносной радиоаппаратуры партизан. Подобный термогенератор был прост по конструкторскому оформлению, удобен в эксплуатации, а главное - готовым к действию в любое время.
Практические рекомендации А.Ф. Иоффе, подкрепленные теоретическими разработками академиков Л.И. Мандельштамма, Н.Д. Папалекси и В.А. Фока, нашли свое воплощение в реализации идеи по радиообнаружению самолетов. Практические потребности обороны страны поставили перед физиками важную научную проблему - создать такую технику, которая бы позволяла осуществлять точное обнаружение воздушных целей на дальних подступах от военных и гражданских объектов независимо от состояния погоды. Эта проблема оказалась успешно разрешенной при участии А.Ф. Иоффе. Первая отечественная радиолокационная установка была создана в лаборатории академика Ю.Б. Кобзарева, которая позволяла обнаруживать и пеленговать вражеские самолеты на расстояниях от 100 до 145 км.
Глава 2. Развитие артиллерии в годы войны
Весомую отдачу на полях сражений дали разработки ученых в области металлургии и металловедения. Труды академика Л.Ф. Верещагина позволили создать первую в мире установку по упрочению стволов минометов и других артиллерийских систем, в которых был использован принцип действия сверхвысоких давлений на кристаллическую структуру металла. Эта установка дала возможность увеличить срок службы орудий, их дальнобойность, а также применять для их изготовления менее качественные сорта стали. (Приложение 7)
Физико-технический институт АН СССР по заданию Ленинградского правительства участвовал в важнейшей операции начала Великой Отечественной войны - прокладке Дороги Жизни по льду Ладожского озера из Ленинграда, сжатого кольцом блокады, на "Большую землю". Группа ученых, возглавляемая членом-корреспондентом АН СССР П.П. Кобеко, изучила механические свойства ледового покрова (его прочность, хрупкость, грузоподъемность, условия пролома) и на основе этого разработала правила движения автоколонн по льду. Благодаря строгому выполнению этих правил, дорога действовала без аварий, не было случая разрушения льда из-за деформации или резонанса при движении транспорта.
Итак, огромную роль в дело победы внесли учёные и конструкторы, создавшие лучшие образцы военной техники: танки, самолеты, автоматы ППШ, отличавшиеся простотой конструкции, надёжностью, технологичностью.
Но более подробно мы сегодня остановимся на развитии артиллерии в годы войны. Ведь в отличие от германской армии, сделавшей основной упор на авиацию, танки и минометы, советское правительство неукоснительно проводило в жизнь линию на создание мощной артиллерии. Уже в 1937 году, выступая в Кремле, И.В. 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".
2.1 Применение законов движения тел, брошенных под углом к горизонту.
Итак, давайте более подробно остановимся на изучении истории создания некоторых образцов советского артиллерийского оружия, их технических характеристиках, рассчитаем возможную дальность, высоту полета снарядов. Для этого опишем с точки зрения физики полет артиллерийского снаряда.
Какая же линия является траекторией его движения? Траектория, по которой движется брошенное под углом к горизонту тело с учетом сопротивления воздуха – это баллистическая кривая. (Приложение 8)
Если бы сопротивления воздуха не было, баллистическая кривая совпадала бы с параболой. Реальная баллистическая траектория в земных условиях отклоняется от параболической траектории движения в безвоздушном пространстве. Причем с увеличением расстояния от места броска (выстрела) идеальная и реальная кривые расходятся всё больше.
От чего зависят различия в их дальности полета в воздухе и вакууме?
– Сопротивление воздуха значительнее уменьшает дальность полета более легкого снаряда
– Сопротивление воздуха значительнее уменьшает дальность полета снаряда, имеющего меньшую начальную скорость при равных углах возвышения ствола. (Приложение 9)
Но мы в своих расчетах будем считать, что снаряд движется по параболе. Рассчитаем дальность полета, максимальную высоту полета снаряда.
S = V0 cos • 2t
h = V0 sin • t –
t =
Решим систему уравнений, выразим дальность и высоту полета только через начальную скорость снаряда и угол возвышения ствола орудия.
Предлагается решить задачу с уже известными данными и вычислить высоту и дальность полета снаряда.
2.2 Создание76-миллиметровой пушки. Итак, в начале 1942 года вооружение нашей армии пополнилось новым мощным орудием – 76-миллиметровой пушкой, созданной конструкторским бюро под руководством В.Г. Грабина и ставшей самой массовой пушкой Великой Отечественной войны. Заслуга Грабина в том, что он 76-мм пушку ЗИС-3 со скоростью снаряда 680 м/с сумел сделать весом всего 1180 кг. (Приложение 10)
За научные исследования, способствующие укреплению военной и хозяйственной мощи нашей Родины, выполненные в период Великой Отечественной войны, свыше 500 ученых награждены Государственными премиями.
"Советская техническая физика с честью выдержала суровые испытания войны. Следы этой физики всюду: на самолете, танке, на подводной лодке и линкоре, в артиллерии, в руках нашего радиста, дальномерщика, в ухищрениях маскировки. Дальновидное объединение теоретических высот с конкретными техническими заданиями, неуклонно проводившееся в советских физических институтах, в полной мере оправдало себя в пережитые грозные годы".
История войны – это не только история боевых действий, это и экономическая, и политическая, и научная история. Примечательно, что ученые, работавшие в различных областях науки и техники и ковавшие общенародную победу в смертельной битве со злейшим врагом человечества, - фашизмом, проявляли безграничный патриотизм и огромную любовь к Отчизне, стойкость и личное мужество. Суммировать вклад отечественной физики и техники в дело Победы над фашистской Германией помогает высказывание все того же академика С.И. Вавилова: "Советская техническая физика ... с честью выдержала суровые испытания войны. Следы этой физики всюду: на самолете, танке, на подводной лодке и линкоре, в артиллерии, в руках нашего радиста, дальномерщика, в ухищрениях маскировки. Дальновидное объединение теоретических высот с конкретными техническими заданиями, неуклонно проводившееся в советских физических институтах, в полной мере оправдало себя в пережитые грозные годы"
Заключение
Гипотеза исследования подтверждена. Деятельность ученых в военные годы является одним из решающих факторов Победы. Они внесли значительный вклад в создании современного оружия в годы ВОВ. Таким образом изучив научные достижения ученых-физиков в годы Великой Отечественной войны, мы показали их роль в деле Великой Победы, тем самым решили поставленную задачу. Проведенное практическое исследование позволило нам сделать вывод о том, что законы падения тела, брошенного под углом к горизонту нашли применение в создании мощного орудия – 76-миллиметровой пушки.
Нам, сегодняшним школьникам, малоизвестно о подвигах советских ученых в годы войны, об открытиях и изобретениях, сыгравших немаловажную роль в победе над фашизмом. Почти 73 года отделяют нас от того дня, когда фашистская Германия подписала акт о безоговорочной капитуляции.
Мы не забудем всех тех, кто с оружием в руках на полях сражений в смертельной схватке с фашизмом отстоял свободу и независимость нашей Родины, кто варил сталь, изготовлял снаряды, строил танки, самолеты, корабли.
Мы не забудем всех тех, кто создавал вооружение, делал открытия, выполнял важные теоретические исследования - это ученые-физики, конструкторы, исследователи, инженеры, изобретатели, техники. Это благодаря их неимовернoму труду, знаниям, практическому опыту и полету творческой мысли в короткие сроки совершенствовалась уже имеющаяся техника и рождались проекты новой боевой техники, разрабатывались материалы для создания надежного боевого оружия, не прекращались научные исследования, которые в значительной степени приблизили великую Победу и создали основу для достижения нашими учеными и нашей отечественной наукой авангардного положения в мировой науке и технике.
Неимоверным напряжением душевных и физических сил война была выиграна в основном Советским Союзом. Оставшиеся в живых должны помнить, а мы их внуки и потомки знать, какой ценой была завоевана Победа. В памяти нашей сегодня и вечно будет жить великий подвиг нашего народа, подвиг всех тех, чьей жизнью и самоотверженным трудом завоевана Победа, Мир на Земле!
До тех пор, пока существует государство, необходимо укреплять его мощь. Поэтому 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.
Список литературы
И.К. Кикоин «Физики - фронту» - Физика в школе № 3, 1995 г.,с.4-8.
В.В. Корявко «Викторина» № 2, 2002 г. «Вклад ученых в дело победы» с.56-59.
Военно-исторический журнал № 5, 2002 г. с.24-30. А.И. Миренков «Обеспечение действующей армии вооружением, боевой техников, материальными средствами в 1941-1943 годах».
Военно-исторический журнал № 6, 2001 г. с.28-36. М.И. Науменко «Фашисты охотились за «катюшами» капитана Флерова».
Браверман Э.М. Подвиг. Материалы для физико-технического вечера ко Дню Победы, 1995 г.
http://volnye-strelki.ucoz.ru/photo/6
http://www.1941-1945.ru/
http://school20-6b.narod.ru/victory.htm
http://www.edu.vologda.ru/~vipusknik/2005/int301/sidorowa/itogi.htm
Приложения
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
Приложение 5
Приложение 6
Приложение 7
Приложение 8
Приложение 9
Приложение 10