Тема исследования актуальна на сегодняшний день, ведь оборона и защита нашей страны напрямую зависит от нашей боевой техники.
Цель: изучить какие физические законы и химические сплавы использовались в военной технике во время Великой Отечественной войны, причины побед и поражений в крупных танковых сражениях.
Задачи:
- Изучить как физика (физические законы) и химия (сплавы) используются в проектировании военной техники, в т. ч. в период Великой Отечественной войны;
- Резюмировать изученное.
Исследование особенностей разработки и создания вооружения показало, что значительную роль в создании современного оружия играет техника, основой которой служит физическая и химическая науки.
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 и другое [3].
Сгущение воздуха впереди головной части снаряда тормозит его полет. Разреженная зона позади снаряда еще усиливает торможение. Кроме того, стенки снаряда испытывают трение о частицы воздуха. При одинаковой форме и размерах тяжелая пуля пролетит дальше. Второй закон Ньютона говорит, что F = ma. Силы трения равны, поэтому более легкая пуля будет иметь большее ускорение, направленное против движения. То есть она будет быстрее тормозиться за счет трения о воздух. С увеличением атмосферного давления плотность воздуха увеличивается, а вследствие этого увеличивается сила сопротивления воздуха и уменьшается дальность полета пули. Наоборот, с уменьшением атмосферного давления дальность полета пули увеличивается. При повышении температуры плотность воздуха уменьшается, а вследствие этого увеличивается дальность полета пули. С понижением температуры дальность полета пули уменьшается [4].
В процессе исследования данной темы невозможно не затронуть тему Великой Отечественной Войны. «Научная громада — от академика до лаборанта и механика направила без промедления все свои усилия, свои знания на прямую, или косвенную помощь фронту» — писал выдающийся физик С. И. Вавилов. Физики-теоретики от вопросов о внутриядерных силах и квантовой электродинамики перешли к вопросам баллистики, военной акустики, радио. Экспериментаторы, отложив на время острейшие вопросы космической радиации, спектроскопии занялись дефектоскопией, спектральным анализом, магнитными и акустическими минами, радиолокацией. Во многих случаях физики работали непосредственно на фронте, испытывая свои предложения на деле, немало физиков пало на поле брани, защищая Родину. Наука и техника встали на военную вахту [3].
Железо, Свинец, Медь, Латунь, Бериллий, Никель, Кобальт, Вольфрам, Молибден, Титан, Ванадий, Магний, Цинковый, Литий, Стронций, Марганец, магний: все эти металлы использовались при изготовлении техники во время войны, но самым востребованным металлом был алюминий.
Промышленное производство алюминия в России началось вначале 30х годов XX века. В 1931г. на Урале были открыты месторождения бокситов в совокупности образующих Северо-Уральский бокситовый район, который в дальнейшем стал сырьевой базой алюминиевой промышленности Урала.
Ведение войны требовало повышенного расхода алюминия. На Северном Урале в начале войны под руководством академика Д. В. Наливкина было открыто месторождение бокситов. В годы Великой Отечественной войны, для обеспечения возросших потребностей оборонной промышленности, было принято решение об увеличении мощностей по производству алюминия на Уральском заводе, а также о строительстве Богословского и Новокузнецкого алюминиевых заводов. Многочисленные исследования советских ученых в 1940-е гг. позволили разработать сплавы—это макроскопические однородные металлические материалы, состоящий из смеси двух или большего числа химических элементов с преобладанием металлических компонентов, на основе алюминия с примесями Mg, Мn, Cu, Ti. Некоторые из них подвергались термообработке и использовались при создании конструкций самолетов в конструкторских бюро С. А. Лавочкина, С. В. Ильюшина, А. Н. Туполева. Таким сплавом является дюралюмин — сплав алюминия с медью, магнием и марганцем, с процентным содержанием алюминия свыше 90 %, меди около 4 %, магния — от 0,5 до 1,5 %,марганца — менее 1 %. (94 % Al, 4 % Cu, 0,5 % Mg, 0,5 % Mn, 0,5 % Fe, 0,5 % Si). В первых «Катюшах», управляемых ракетных снарядах, использовались сплавы Al–Mn и Al–Мg [5].
В истории обороны Ленинграда, когда город 29 месяцев, почти 2 года, был во вражеском кольце, и в деятельности ленинградских ученых во время блокады есть эпизод, который связан с «Дорогой жизни». Эта дорога пролегала по льду замерзшего Ладожского озера: была проложена автотрасса, связывающая окруженный врагом город с Большой землей. От нее зависела жизнь. Вскоре выяснилось на первый взгляд совершенно необъяснимое обстоятельство: 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. Руководство города поставило перед учеными задачу: выяснить, в чем дело, и дать рекомендации, избавляющие от этой опасности. Физик П. П. Кобеко установил, что главную роль играет деформация льда. Эта деформация и распространяющиеся от нее по льду упругие волны зависят от скорости движения транспорта. Критическая скорость 35 км/ч: если транспорт шел со скоростью, близкой к скорости распространения ледовой волны, то даже одна машина могла вызвать гибельный резонанс и пролом льда. Большую роль играла интерференция волн сотрясений, возникающих при встрече машин или обгоне; сложение амплитуд колебания вызывало разрушение льда [1].
И это только некоторые примеры, приведенные в статье. В процессе исследования мы выяснили, что вклад ученых — физиков, химиков и др. — не оценим, и признается всеми, более 500 ученых получили заслуженные награды за вклад в Победу в Великой отечественной войне. С. И. Вавилов сказал: «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» [2].
Литература:
- Физические основы разработок ученых Ленинграда в период Великой Отечественной войны, [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://open-lesson.net/6282/ (дата обращения: 15.02.2020)
- Вклад советских физиков в Великую Победу, Дудина Н. И., [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://nsportal.ru/ap/library/nauchno-tekhnicheskoe-tvorchestvo/2015/03/31/vklad-sovetskih-fizikov-v-velikuyu-pobedu (дата обращения: 17.02.2020)
- Вклад отечественной физики в победу над фашистской Германией, Голубь П. Д. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://old.altspu.ru/Journal/pedagog/pedagog_8/at2.html (дата обращения: 15.02.2020)
- Курс лекций «Общевоенная подготовка» по темам строевой и огневой подготовки, [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://old.ivo.unn.ru/ovp/3.9.1.htm (дата обращения: 15.02.2020)
- Кушнарев А. А. Химическое оружие: вчера, сегодня, завтра// Химия в школе — 1996 — № 1
