Теоретическая физика

Учебное пособие предназначено для инженерно-технических направлений и специальностей механико-технологического факультета и в нем сделан акцент на самые ключевые проблемы курса сопротивления материалов. Пособие охватывает основные вопросы статической прочности, жесткости и устойчивости стержня при простых деформациях (растяжение-сжатие, кручение и плоский изгиб) и сложных деформациях. Также рассмотрены динамические задачи (расчет элементов конструкций при движении с ускорением, инженерная теория удара, расчет на прочность при колебаниях) и даны элементы теории пластин и оболочек. По всем темам приводятся типовые примеры с решениями.

Учебное пособие предназначено для студентов физико-технических и радиофизических специальностей. Содержит краткое изложение курса теории электромагнитного поля. Отдельные части пособия могут быть использованы студентами при изучении стандартного курса общей физики.

В настоящем издании в кратком, конспективном виде изложен теоретический материал курса «Радиотехнические системы». Рассмотрены основные особенности систем передачи информации, радиолокации, радионавигации, радиоразведки и радиопротиводействия. Даны сведения об организации систем, их характеристиках, используемых сигналах и методах обработки. Приведены вопросы и задачи для самостоятельной подготовки и углубленного изучения дополнительного материала.

Изложены способы передачи теплоты теплопроводностью, конвекцией, радиацией, теплопередачи через плоские и цилиндрические однослойные и многослойные стенки. Рассмотрена кратко теория подобия процессов и способы их моделирования. Описан тепломассообмен при конденсации паров и кипении жидкостей.

В учебном пособии рассматриваются вопросы расчёта, проектирования и оптимизации компактных теплообменников для современной авиационной, корабельной и автомобильной техники. Дается общее представление об устройстве, принципе действия, особенностях работы пластинчато-ребристых теплообменников. Приводятся классификация и систематизированные справочные материалы о более чем 120 имеющихся в промышленности оребрённых поверхностях, собранные из малотиражных публикаций или давно изданной литературы. Даются представления об особенностях работы, расчете, проектировании и оптимизации конструкции наиболее распространённых вариантов компактных теплообменников: воздухо-воздушных теплообменников, теплообменника-конденсатора, теплонапряжённого (первичного) теплообменника, воздухо-жидкостного теплообменника. В учебном пособии содержатся оригинальные авторские результаты, полученные при выполнении научно-исследовательской работы по заказам авиационных фирм. Материал является базовым для курсов «Компьютерное моделирование физических процессов», «Теплообменные устройства», «Агрегаты СКВ», «Проектирование СКВ», «Агрегаты и системы ЛА».

Рассматриваются вопросы моделирования и расчета тепловых процессов в системе «человек – окружающая среда» в условиях низких температур с учетом внутренних источников и конвективного переноса тепла между расчетными элементами, имеющими существенное значение для теории конвективного теплообмена. Представлена методика расчета процессов комбинированного теплообмена и получения локальных теплофизических параметров системы «человек – тепловая защита – окружающая среда» с учетом пассивной и активной тепловой защиты, а также теплофизических и геометрических свойств расчетных элементов в широком диапазоне параметров окружающей среды (вода, воздух). Исследовано влияние переменного термического сопротивления современных материалов, используемых для проектирования защитной одежды, на процессы теплообмена в системе «человек – тепловая защита – окружающая среда». Проведенный анализ позволяет дополнить эксперименты компьютерным исследованием и оптимизировать элементы индивидуальных систем жизнеобеспечения, предназначенных для защиты от воздействия внешних факторов. В монографии содержатся оригинальные авторские результаты, полученные при выполнении инициативных научно-исследовательских работ в области систем жизнеобеспечения и оборудования летательных аппаратов. Книга предназначена для специалистов в области разработки и конструирования авиационных и наземных систем кондиционирования воздуха, систем жизнеобеспечения, а также будет полезна аспирантам, магистрантам и студентам при изучении разделов проектирования современных и перспективных средств тепловой защиты от низких температур.

В монографии изложен авторский взгляд на современные тенденции в фундаментальной теоретической физике с позиций философии физики. Автор обосновывает концепцию супервзаимодействия как философский подход, основанный на постулате о том, что до начала Большого взрыва было нечто неизвестное современному состоянию физики и что породило трансформации фазовых переходов к нынешним представлениям о четырех типах фундаментальных взаимодействий. Реальный исторический процесс развития физики за последние полтора века свидетельствует об объединительной тенденции различных физических представлений, интегративно выражающих ныне идеи теории Великого объединения, суперсимметрии, суперструн, супергравитации и глобально эволюционного подхода. В рамках физической картины мира осуществляется интеграция мировоззренческих смыслов современной теоретической физики как науки о материальных взаимодействиях. Книга адресована студентам физических специальностей, аспирантам, преподавателям и всем интересующимся проблемами философии физики.

Пособие написано в соответствии с программой курса «Уравнения математической физики» для естественных факультетов ЮФУ (в данном пособии авторы затрагивают только уравнения эллиптического и параболического типов). Комплексная цель пособия – глубокое освоение теоретического материала, создание базы для применения приобретенных знаний при изучении и исследовании различных разделов науки и техники. На примере разных краевых задач рассмотрены классические методы интегрирования дифференциальных уравнений с частными производными второго порядка и метод интегральных преобразований в бесконечных пределах. Каждый раздел заканчивается серией заданий для самоконтроля и самостоятельной работы, что обеспечивает более глубокое понимание теории, а также тестами рубежного контроля. Дан критерий выставления оценок. Публикуется в авторской редакции.

В книге исследована внутренняя структура взаимодействия электронов проводника, движущегося в магнитном поле магнита, с электронами магнитного поля магнита. Исследовано образование электрического тока в проводнике. На уровне этого взаимодействия исследован процесс получения переменного тока и постоянного тока. В книге исследована внутренняя структура взаимодействия электронов электромагнитного поля ротора двигателя с электронами магнитного поля статора. На основании этого взаимодействия объяснено возникновение силы, вращающей ротор двигателя. В книге доказано, что поле соленоида представляет собой комбинацию трёх полей: – вокруг витков катушки образуется электромагнитное поле; – в катушке создаётся импульсное поле. Вдоль оси катушки электроны не движутся, так как они движутся вдоль витков катушки. Одновременно двигаться и вдоль витков катушки, и вдоль оси катушки невозможно; – железный сердечник, вставленный в катушку, образует магнитное поле. Под атакой импульсов импульсного поля катушки электроны атомов железного сердечника начинают двигаться вдоль оси сердечника. Вылетая за пределы сердечника, электроны образуют магнитное поле.

В книге исследована внутренняя структура электростатического поля заряженных тел и конденсатора. Доказано, что электростатическое поле заряженных тел образовано электронами, движущимися по винтовым траекториям радиально из заряженных тел. Доказано, что электростатическое поле конденсатора образовано электронами, движущимися по винтовым траекториям между пластинами конденсатора. Исследована и определена структура взаимодействия (формула взаимодействия) заряженных тел и выведена формула силы взаимодействия заряженных тел (формула Кулона). Исследована и определена структура взаимодействия (формула взаимодействия) электростатического поля конденсатора с заряженными телами и выведена формула силы взаимодействия электростатического поля конденсатора с заряженными телами.

Процесс взаимодействия электронов изменяющегося электромагнитного поля с электронами проводников, находящихся в этом электромагнитом поле, называют электромагнитной индукцией. В результате этого взаимодействия в проводнике создаётся индукционный ток. В книге исследован процесс индукции, взаимоиндукции и самоиндукции на уровне взаимодействия электронов электромагнитных полей с электронами проводников, находящихся в этих электромагнитных полях. В книге доказано, что электроны, образующие электромагнитные поля проводников катушки, образуют импульсное поле катушки. В книге доказано, что сердечник, вставленный в катушку, образует магнитное поле. В книге доказано, что поле соленоида образовано тремя полями: электромагнитными полями проводников катушки, импульсным полем катушки и магнитным полем сердечника. На уровне взаимодействия электронов, образующих электромагнитные поля проводников катушки, импульсные поля катушек и магнитные поля сердечников, объяснена работа трансформатора.

В книге «Классификация и структура полей» дана классификация полей окружающего нас мира, основанная на взаимосвязи внутренней структуры полей макромира и микромира. Рождение, жизнь и смерть (взрыв) галактик во Вселенной и рождение, жизнь и смерть (взрыв) макротел в галактиках – это вечный и бесконечный процесс во Вселенной. В процессе эволюции галактики и макротел в галактике, образуются все поля в природе. «Большой взрыв» представляет собой рядовой взрыв галактики в цепи бесконечных взрывов галактик во Вселенной. Взрыв галактики или макротела является конечной фазой жизни. Материя – это совокупность веществ, из которых абстрагировано это понятие. Такие категории как «материя особого рода», введённая в физике для объяснения электромагнитных полей, «тёмная материя» и прочие придуманные категории появляются в науке в период накопления экспериментальных данных, вступивших в противоречие с общепринятыми в науке теориями. Не понимая новую информацию, но находясь перед необходимостью объяснить, учёные выдумывают теории, не имеющие никакого отношения к процессам, происходящим в природе. В современной физике нет ясности в вопросе внутренней структуры полей в природе. Поэтому классификация полей в современной физике основана на интенсивности взаимодействия полей. В книге дана классификация полей исходя из механизма образования полей в природе, внутренней структуры полей и взаимосвязи полей в процессе их формирования.

В книге «Элементарные частицы (структура и классификация)» исследованы внутренняя структура и образование элементарных частиц вещества. В книге приведена классификация элементарных частиц вещества.

В книге дано определение абсолютного и относительного пространства, абсолютного и относительного времени и других параметров процессов, происходящих в окружающем нас мире. Введено понятие «условно неподвижных» систем координат. Исследованы процессы в движущихся и «условно неподвижных» системах координат. Доказано, что исследование процессов в движущихся между собой системах координат приводит к получению виртуальных (кажущихся) параметров, существующих только в воображении наблюдателя и не существующих в природе. Доказано, что исследовать параметры (скорости, траектории, времена, и пр.) процессов в движущихся системах координат можно только во внешней «условно неподвижной» системе координат, вмещающей движущиеся системы координат . Доказано, что «разбегающиеся галактики», «красное смещение» и «фиолетовое смещение» являются виртуальными процессами, существующими только в воображении исследователя в его голове. Виртуальные процессы появляются в результате исследования в движущихся системах координат. Исследована природа «чёрных дыр». Исследована природа «тёмной материи». Доказано, что взаимное отталкивание Галактик в Космосе и макротел в Галактике создаёт тот порядок, который мы наблюдаем во Вселенной.

В книге исследован процесс образования тепла и света. «Тепло» – это процесс вихревого движения микрочастиц с хаотической взаимной их бомбардировкой. Вихревое, хаотическое движение микрочастиц действует на органы осязания. Этому процессу человек дал название тепло. «Свет» – это процесс упорядоченного радиально-винтового разлёта микрочастиц (фотонов) от источника радиации с последующей передачей импульсов электронам электронных оболочек атомов промежуточной среды. Распространение импульсов происходит в виде сферических волн, достигающих орбиты нашего глаза и мы видим. Этому процессу человек дал название свет. «Свет», как и «тепло» являются ощущением человека процесса движения микрочастиц. Материальной субстанции «свет» и «тепло» в природе нет. Таким образом, понятия «тепло», «свет», «цвет» существуют только в воображении человека, в его голове. Свет и тепло не излучаются, свет и тепло возбуждаются. Двигаясь по спино – винто – полярным траекториям, фотоны атакуют, бомбардируют атомы среды (воздуха) и создают колебания электронных оболочек. Процесс передачи импульсов электронными оболочками атомов среды назван электромагнитными волнами. Колебание электронных оболочек атомов среды является вторичным процессом, первичным процессом является импульсное взаимодействие фотонов с атомами среды. Эти два процесса смещены во времени. Материальной субстанции «электромагнитные волны» в природе не существует.

В книге доказано, что электромагнитное поле проводника с током образовано электронами. Электромагнитное поле – есть пространство, заполненное направленно движущимися по винтовым траекториям электронами, активное действие которых называют электрическим полем, а реактивное действие этих же электронов называют магнитным полем. Выведена формула взаимодействия электромагнитных полей проводников с током (формула Ампера), полученная Ампером экспериментально. Исследован процесс взаимодействия электронов источника тока с электронами атомов проводника, соединенного с источником. Выведена формула Ома, полученная Омом экспериментально. Выведена формула напряжённости в электромагнитном поле проводника с током (формула Био-Савара-Лапласа), полученная экспериментально. Исследована внутренняя структура сверхпроводимости. Объяснено, почему у свитых вместе проводников отсутствует электромагнитное поле. Доказано, что в катушке создаётся импульсное поле. Доказано, что в соленоиде создаётся три поля: электромагнитное поле витков катушки, импульсное поле катушки и магнитное поле сердечника.

Винтовая (спиральная) траектория является траекторией движения микрочастиц в микромире (электронов в электромагнитных полях, электронов в кулоновских полях атомов, нуклонов в ядерных полях атомов), макротел в галактиках и галактик во Вселенной. В книге доказано, что электромагнитные, электростатические, магнитные поля создают электроны, движущиеся по винтовым (спиральным) траекториям. Исследованы траектории силовых линий магнитного поля постоянного магнита, электростатического поля заряженного тела, электростатического поля конденсатора, электромагнитного поля проводника с током. Исследованы траектории силовых линий импульсного поля витка с током, траектории силовых линий импульсного поля катушки и поля соленоида. Исследованы траектории движения макротел. Получена формула траектории движения микрочастиц и макротел по винтовым (спиральным) траекториям и формула скорости.

В книге исследована внутренняя структура магнитного поля постоянного магнита. Доказано, что магнитное поле постоянного магнита образовано электронами, движущимися по винтовым траекториям из северного полюса магнита в южный полюс магнита. Магнит не притягивает. В природе нет притяжения. Кажущееся на вид притяжение – есть следствие. Причиной движения тел друг к другу может быть только давление. Притяжение тел магнитом создаётся реактивным давлением электронами, движущимися по винтовым траекториям. Исследована и определена структура взаимодействия (формула взаимодействия) магнитных полей полюсов магнитов. Выведена формула силы взаимодействия полюсов магнитов (формула Кулона). Исследована и определена структура взаимодействия (формула взаимодействия) магнитных полей между полюсами магнитов. Выведена формула силы взаимодействия магнитных полей между полюсами магнитов. Доказано, что структура магнитного поля полюсов магнита и структура магнитного поля между полюсами различны.

Приведены взгляды учёных на проблему гравитации в историческом её развитии. В книге исследована внутренняя структура гравитационного поля. Анализируя излучение материальной субстанции звёздами, показано, что данная группа звезд создаёт центр равнодавления. В центре равнодавления концентрируется материальная субстанция, и рождаются макротела. Доказано, что макротело не создаёт гравитационное поле. Макротело своей массой экранирует и перераспределяет материальную субстанцию (микрочастицы), поступающую в центр равнодавления. Экранируемая и перераспределённая материальная субстанция вокруг макротела и представляет собой гравитационное поле. В книге доказано, что кажущееся на вид тяготение является следствием разности давления, создаваемого направленно движущимися микрочастицами гравитационных полей макротел. Выведена формула Ньютона. Исследованы понятия массы и веса тела. Исследованы причины возникновения приливов и отливов на Земле.