Ученые - физики и Великая Отечественная война

государственное бюджетное общеобразовательное учреждение Самарской области  основная общеобразовательная школа пос. Шумовский муниципального района Большечерниговский Самарской области

Ученые  – физики и  

Великая Отечественная война

(проектная работа)

Подготовила

ученик 9 класса

Николаев Дмитрий

Руководитель

учитель физики

Остроухов В.В.

п. Шумовский, 2020.

Ученые - физика и Великая Отечественная война 

Приближается один из самых больших, волнующих праздников нашей страны – День Победы. Пройдут десятилетия и века, но человечество всегда будет помнить эту горькую дату начала самой страшной из войн.

Цель проекта: выяснение вклада ученых - физиков в  победу над немецко-фашистскими интервентами в огненные годы Великой Отечественной войны.

Задачи проекта:

1. Изучить литературу по данному вопросу.
2. Проанализировать и систематизировать материал об основных направлениях исследований по физике, которые проводились в нашей стране во время Великой Отечественной войны.
3. Рассказать  ученикам школы о вкладе ученых – физиков в победу.

Роль химиков и физиков в Великой Победе  трудно разделить, да и нет  в этом необходимости, так как эти  науки тесно связаны. В первые дни войны Академия наук СССР выступила с обращением «К учёным всех стран». Подписали это обращение крупнейшие советские учёные физики А.Ф.Иоффе, П.Л. Капица, механики А.Н.Крылов, С.А.Чаплыгин и другие. Академия наук СССР получила задание всю научную работу направить на достижение трёх целей:

• поиск и конструирование новых  средств обороны и наступления;

• научная помощь промышленности, производящей боеприпасы и оружие;
• изыскание новых сырьевых и энергетических ресурсов.

В годы Великой Отечественной Войны были сконструированы различные типы новой техники: танки, самолеты, артиллерийские установки, оружие, предназначенные для самых разных боевых задач.

На голубых просторах моря

 В годы второй мировой войны исключительно активное и широкое применение нашло минное оружие. Появились магнитные, акустические и магнитно-акустические мины.  Новые магнитные мины, применяемые фашистами . являлись грозным оружием. Моряки столкнулись с минной опасностью на всех морских театрах. Квалифицированная научная помощь пришла от учёных физиков.  

Ещё до войны в ленинградском физ-техе группой ученых под руководством А.П.Александрова  (Б.А.Гаев, П.Г. Степанов,  В.Р.Регель, Ю.С.Лазуркин)  были начаты работы, направленные на уменьшение возможности поражения кораблей магнитными минами. В лабораториях института, руководимого А. Иоффе, будущий академик наук А. Александров и будущий глава атомной науки СССР И. Курчатов составляли инструкции морякам по изобретённой ими противоминной защите. Оба учёных лично устанавливали на кораблях размагничивающие устройства. Обучали этому личный состав.

Метод размагничивания  заключался он в следующем.  С помощью положенной на палубу или подвешенной с наружной стороны бортов большой петли из специального кабеля, по которому пропускался электрический ток, вокруг корабля создавалось магнитное поле противоположного направления по отношению к магнитному полю корабля. В итоге магнитное поле корабля становилось незначительным и не вызывало срабатывания  магнитной мины.

Группой И.В.Курчатова был предложен  безобмоточный способ размагничивания судов от специальной станции размагничивания. Прежде всего размагничиванию подверглись подводные лодки, а после них — тральщики. Траление магнитных мин сначала проводилось деревянными катерами-тральщиками. Для уничтожения акустических и магнитно-акустических мин применялись катера-охотники, которые, маневрируя на средних ходах, сбрасывали глубинные бомбы. Размагничивание корабля позволило плавать кораблям куда увереннее. За всё время войны из размагниченных учёными кораблей ни один не подорвался на немецкой мине.

В небе фронтовом…

Не менее важную задачу перед учеными поставила военная авиация. За годы войны советские конструкторы разработали и внедрили в производство модели самолетов, которые по качеству превосходили немецкую авиацию.

Авиаконструкторы опирались на исследования, выполненные несколько раньше нашими учёными. Член-корреспондент АН СССР  С.А. Христианович  дал теорию обтекания тел потоком воздуха больших дозвуковых скоростей. Эта теория определила выбор формы крыла.  Благодаря трудам профессоров Дородницина А.А. и Лойцянского Л.Г. была создана методика расчета сил трения. Работа ряда ученых позволили понять природу появления волнового сопротивления воздуха. Л.В.Келдыш выяснил причину и дал теорию сложного и опасного явления – самовозбуждения колебаний с большой амплитудой. 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.

В июле 1942 года С.А. Лавочкин со своей командой создал новый быстроходный, маневренный, хорошо вооруженный истребитель Ла-5. Скорость 551 км/ч. Боевая нагрузка: до 600 кг различного вооружения.

Чтобы сделать машину стремительной и более «живучей», конструктор поставил на нее звездообразный двигатель конструкции А. Д. Швецова; этот двигатель имел большую мощность и воздушное охлаждение, что делало его более надежным (в случае пробоя системы охлаждения двигатель не выходил из строя за счет перегрева). Была также переделана головная часть самолета, сменено горизонтальное «оперение» и крыло, усилена броневая защита летчика. Новый самолет был создан в кратчайший срок. Уже через две недели после испытания опытного образца его производство было запущено в серию, вскоре машины пошли в бой.

Первые полки истребителей Ла-5 участвовали в сражениях уже осенью 1942 года: они громили фашистов под Сталинградом и помогли превратить небо над городом в «грандиозную мясорубку для немецкой авиации». В 1943 г, когда страна подводила итоги битвы на Волге, С.А. Лавочкин за свой творческий вклад в эту победу получил высокое звание Героя Социалистического Труда.

 В 1943 конструкторское бюро А.С. Яковлева разработало самолет Як-3 – самый легкий (всего 2650 кг) и маневренный истребитель Второй мировой войны. Достоинство Як-3 – сочетание простоты пилотирования с мощным вооружением. Позднее был сконструирован истребитель Як-9,способный развивать скорость до 605 км/ч.

 Во время войны были созданы и усовершенствованы другие типы самолетов. В 1943 году был создан пикирующий бомбардировщик Ту-2 конструктора А.Н. Туполева, поднявший 3000 кг бомб, развивающий скорость 547 км/ч.

     В 1944 году С.В. Ильюшин  сконструировал штурмовик Ил-10 с мощным двигателем, усиленной броней и вооружением. Этот самолет покрыл себя неувядаемой славой, прозванный фашистами «летающим» танком, «черной смертью».

 «Броня крепка и танки наши быстры...»

 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 и другое.

     И в конструкторских бюро танкостроителей полным ходом шла напряженная творческая работа. В 1943 г под руководством инженеров Ж. Я. Котина, А.И. Благонравова, Н.А. Духова в краткие сроки был создан новый советский тяжелый танк Ис-2.

ИС-2– советский тяжёлый танк периода ВО войны, был создан в 1943 году под руководством инженера Ж.Я.Котина. Аббревиатура ИС означает “Иосиф Сталин”. ИС-2 являлся самым мощным и наиболее тяжелобронированным из советских серийных танков периода войны. Технические характеристики танка в лучшую сторону отличались от параметров предшествуюших моделей: толщина брони была 90-120 мм, развиваемая скорость — до 52 км/ч. Танк имел мощное вооружение: пушку 122 мм калибра, и 4 пулемета. Создание Ис-2 явилось блестящим научно-техническим достижением. Эта машина была признана одной из самых лучших в истории войны. На базе танка Ис-2 – в 1944 г„ был создан ряд тяжелых самоходных артиллерийских установок, в том числе Ису-152 своими огневыми залпами эта гусеничная «царь-пушка» громила врага в конце войны.

Т-60– советский лёгкий танк периода войны. Разработан в августе 1941 года под руководством Н.А.Астрова, ведущего разработчика всей отечественной линейки лёгких танков того периода. Всего было выпущено 5920 лёгких танков Т-60. Небольшое число уцелевших в боях Т-60 использовалось как танки-разведчики, тягачи, учебные машины вплоть до конца войны.

Т-37А – советский малый плавающий танк, первый танк в мире с технологией “амфибия”. Они предназначались для выполнения задач связи, разведки и боевого охранения частей на марше, а также непосредственной поддержки пехоты на поле боя.

Огнеметный танк ОТ-130 – создан в 1937 г. конструкторским коллективом завода им. К.Е. Ворошилова (Ленинград). В башне вместо пушки установлен огнемет и один пулемет. Дальность огнеметания 35-50 метров. Огнеметное оборудование установлено в боевом отделении (два резервуара для огнесмеси общей емкостью 400 литров). Запаса огнесмеси хватало на 40 выстрелов. Использовались как танки для непосредственной поддержки пехоты при прорыве позиций противника.

       Под руководством главного конструктора Уральского танкового завода А. А. Морозова был выпущен самый массовый средний танк Второй мировой войны T-34. Отличается он оптимальным соотношением между основными боевыми, эксплуатационными и технологическими характеристиками. В феврале - марте 1944 года танки Т-34-85 начали поступать в войска. С 1944 г. -1945 г. Их было выпущено – около 26тысяч.

T-34 – самый массовый средний танк Второй мировой войны. Т-34 является до сих пор легендарной, наводящей страх на врагов машиной. Эти танки принимали самое прямое участие в боевых действиях ВОВ и сыграли огромную роль в войне. При его создании советскому конструктору Кошкину удалось найти оптимальное соотношение между основными боевыми, эксплуатационными и технологическими характеристиками.

Бог войны - артиллерия…

Вначале 1942 г. коллектив под руководством В.Г. Грабина пополнил вооружение нашей армии новым могущественным орудием – 76-миллиметровой пушкой Зис-3, ставшей самой массовой в годы ВОВ. Зис-3 делала 25 выстрелов в минуту, снарядами массой по 6,23 кг, дальность стрельбы составляло 13 км. Весной 1943г. была создана противотанковая пушка — 100-миллиметровая, Она делала10 выстрелов в минуту снарядами массой по 16, 3 кг, поражала на дальности 1500 метров  все типы танковых самоходных установок противника. В 1943 году  нашим артиллеристам был передан на вооружение 160-миллиметровый миномёт – грозное наступательное оружие, подобных ему не имела ни одна армия мира. Создателем его был И. Г. Теверовский. Советская артиллерия, названная «богом войны» завоевала себе в боях заслуженную славу. Битва на Курской дуге явилась одной из ярких страниц в ее истории. Большую роль сыграла она и в других военных операциях.

«Выходила на берег «Катюша…»

Большая группа ученых вложила свои знания и труд в совершенствование реактивной артиллерии. Созданию реактивного оружия предшествовала длительная работа учёных и конструкторов: Н.И. Тихомирова,  В.А.Артемьева, Б.С. Петропавловского,  Г.Э.Лангемака, И.Т. Клейменова и многих  других. К началу войны были разработаны боевые ракеты и специальные порохи, пусковые установки.  К   началу военных действий был создан 1 образец нового грозного реактивного оружия – гвардейский миномет Бм-13, вскоре любовно названный в народе «Катюша». Установка заряжалась 16 снарядами, каждый массой по 42,5 кг и своим ураганным огнем поражал противника на расстоянии до 8 км. Эта установка сочетала в себе три важных качества: подвижность, мощность, шквальность огня. Первые выстрелы по врагу батарея из семи реактивных минометов произвела 14 июля 1941 г в районе города Орши. Командовал батареей капитан И. А. Флеров.

В осаждённом  Ленинграде

В конце 1941 года в осаждённом Ленинграде создался дефицит продоволь-ствия и вооружения. Основным путём,  по которому осуществлялось снабжение города была «Дорога жизни»- автомобильная трасса по льду Ладожского озера.  Движение по этой трассе проходило в чрезвычайно трудных условиях: под лёд ушло свыше тысячи грузовых автомобилей с продовольствием и людьми. Причём в основном проваливались автомобили идущие из Ленинграда,  вывозившие в эвакуацию людей. Эти машины были легче.   Группа учёных, возглавляемая П.П. Кобенко, исследовало свойство ледяного покрова: деформацию и вязкость льда, его грузоподъёмность и условия пролома.  П.П.Кобеко задался целью разработать методику регистрации колебаний льда в разных условиях,  а потом с её помощью прямо на месте выяснить причину аварий.  На базе этих исследований  инженером Н. М. Рейновым был создан прибор «прогибограф». Пятьдесят таких приборов сделанных в Ленинградском физико-технологическом институте постоянно следили за состоянием льда. Число аварий на этой трассе было сведено к минимуму.

Партизаны

Как много значили научно-технические знания и творческая смекалка в суровых партизанских буднях на временно захваченной врагом земле!

В этих условиях большая надежда возлагалась на самодельные средства войны с врагом, простые. Надёжные. Которые легко изготовить из подручных материалов.

Приближалась великая Сталинградская битва к линии фронта мчались воинские эшелоны набитые гитлеровцами.  Нужно было усилить «рельсовую войну». В связи с активным действием партизан фашисты, открывая движение по железной дороге, вначале пропускали контрольный поезд: прошёл этот поезд невредимым, значит, путь безопасен и можно пускать следующий эшелон с военной техникой и людьми. Н.С. Носков и Б.М. Ульянов изобрели так называемую мину второго поезда, которая подрывалась только при прохождении второго эшелона. Усовершенствованная затем мина практически подрывалась под любым по счёту поездом. Когда же бойцам не хватало взрывчатки, использовали изобретённый инженером-путейцем Тенгизом Евгеньевичем  Шавгулидзе специальный клин для сбрасывания поездов с рельсов. Тысячи фашистских вагонов с войсками и техникой пошли под откос благодаря этой партизанской новинке. Т.Е. Шавгулидзе разработал и изготовил из подручных материалов свыше 7000 штук гранат для партизанского отряда.

 В первые месяцы войны инженер Качугин А.Т. придумал "партизанскую мастику" – тол. Обезвредить его было невозможно. Внешне он напоминал кусок мыла. Партизаны крепили его под вагонами. Немецкий эшелон набирал скорость, и “мастика” под воздействием встречного ветра взрывалась. Качугин А.Т. предложил методы изготовления дешёвых (бесцериевые кремни) зажигалок, что решало проблему дефицита спичек, разработал одну из модификаций “зажигательных бутылок”, которая использовалась против немецких танков зимой 1941 при обороне Москвы. Бутылка с самовоспламеняющейся жидкостью КС, падая на твердое тело, разбивалась. Жидкость разливалась и горела ярким пламенем до 3 минут, достигая температуры 1000°С. При этом она прилипала к броне или залепляла смотровые щели, стекла, приборы наблюдения, ослепляла дымом экипаж, выкуривая его из танка и сжигая все внутри танка. Попадая на тело, капля горящей жидкости вызывала сильные, трудно заживаемые ожоги.

Немалый вклад внес в годы ВОВ академик А.Ф. Иоффе. Специально для партизанских отрядов им был разработан термоэлектрогенератор, служивший источником питания для радиоприемников и передатчиков. Подобный термогенератор был прост по конструкторскому оформлению, удобен в эксплуатации, а главное – готов к действию в любое время. Он представлял собой обыкновенный котелок. Дно этого котелка было двойным состоящим из пластин  разных по активности металлов (железо-медь или железо- алюминий). Нижняя часть «батареи» нагревалась теплом костра, верхняя охлаждалась водой. Так создавался перепад температур на пластинах, в результате чего получался электрический ток (термоток), мощность которого достигала до 10Вт.

В 1942г. Советская разведка добыла сведения о работах по созданию атомной бомбы в США. Было принято постановление, предписавшее “Обязать Академию наук СССР возобновить работу по созданию урановой бомбы или уранового топлива”. Главой атомного проекта был назначен И. Курчатов. В 1943 году ему удалось вплотную заняться вопросами атомной энергетики. В результате теоретических исследований по производству тяжелой воды, обогащению урана, создания ядерных проекторов, строительства радиохимических и специального металлургического цехов в 1945 году в нашей стране под его руководством был выпущен атомный реактор.

Много сюрпризов наши изобретатели преподнесли врагу в период Великой Отечественной войны. Вот один из них. Изобретатель И.А. Ларионов предложил конструкцию принципиально новой лёгкой бомбы кумулятивного действия. Обычные фугасные и осколочные бомбы против танков были неэффективны.  В июле 1943 года были изготовлены и доставлены на фронт сотни тысяч мелких бомб длиной около 30 см и массой всего 1,5 кг. Одного попадания во вражеский танк оказалось достаточно, чтобы его броня пробивалась насквозь и загоралась. Горели даже тяжёлые «тигры», считавшиеся неуязвимыми. В фашистской армии подобных бомб не было. Эти бомбы применялись на самолётах Ил-2. Инженер Н.А. Шамарин создал траншейный перископ без применения при его изготовлении дорогостоящей оптики. Инженер Л.Е. Гассуля изготовил визир для стрельбы по наземным и воздушным целям из пулемётов, пушек и т. д. В.И. Лепешинский и Л.А. Гончарский изобрели пьезоэлектрический зонд для обнаружения осколков стекла и камней в ранах, костный пьезоэлектрический телефон, служащий для исследования слуховых органов и в качестве протеза при повреждении наружного уха. Автомобиль на водородном топливе также родился в блокадном Ленинграде. Воентехник ПВО Б. Шелиш, предложил использовать отработанный газ аэростатов воздушного заграждения в качестве горючего в легковой машине, что дало значительную экономию жидкого горючего и обеспечило нормальную работу двигателей в зиму 1941/42 гг.

 В начале Великой Отечественной войны коллективом учёных под руководством П.Л. Капицы был изобретён рациональный и безопасный метод обезвреживания неразорвавшихся фугасных бомб. В ноябре 1942 года учёный В.Н. Челомей создал первый в СССР пульсирующий воздушно-реактивный двигатель.

      Суммировать вклад отечественной физики и техники в дело Победы над фашистской Германией помогает высказывание 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»

В конце 1941 года в осаждённом Ленинграде создался дефицит продоволь-ствия и вооружения. Основным путём,  по которому осуществлялось снабжение города была «Дорога жизни»- автомобильная трасса по льду Ладожского озера Движение по этой трассе проходило в чрезвычайно трудных условиях: под лёд ушло свыше тысячи грузовых автомобилей с продовольствием и людьми. Группа учёных, возглавляемая П.П. Кобенко, исследовало свойство ледяного покрова: деформацию и вязкость льда, его грузоподъёмность и условия пролома. На базе этих исследований  инженером Н. М. Рейновым был создан прибор «прогибограф». Пятьдесят таких приборов сделанных в Ленинградском физико-технологическом институте постоянно следили за состоянием льда. Число аварий на этой трассе было сведено к минимуму.

Вывод

Невозможно перечислить всё, что было сделано учёными – физиками  во благо Победы. Люди умственного труда находились в одном строю с солдатами. И, бесспорно, достижения  науки в те годы послужили одним из существенных факторов, повлиявших на исход войны.

Великая Отечественная война была смертельным противоборством производств, экономики и науки. Поэтому вместе с солдатами в 1945 г. победили рабочие, инженеры, медики и сугубо гражданские ученые.