Исследовательская работа на тему: «Вклад отечественной физики в победе над фашисткой Германией»
творческая работа учащихся по физике

МБОУ СОШ №25 г.Владикавказа

Исследовательская работа

на тему:

«Вклад отечественной физики в победе над фашисткой Германией»

Работу выполнила: ученица 10 кл – Пархоменко София

                              Научный руководитель: Бекоева М.З.

учитель физики

Г.Владикавказ 2020г.

План:

1. Вступление.
2. Основная часть:

1. Принятие на вооружение РУС-1, РУС-2.
2. Изобретение подводных и сухопутных магнитных мин.
3. Использование магнитных свойств на заводах.
4. Изобретение снарядов против «Пантер».
5. Изобретение реактивных миномётов («Катюши»).
6. Битва за Сталинград.
7. История создания ракетного оружия.

3. Заключение.

Цель работы: вспомнить, перечислить открытия, изобретения, конструкторские находки, ставшие решающими факторами в деле Победы и принесшие славу и приоритет советской науке

О войне в наших книгах писали,
Как про сказку, не как про беду.
Правды горькой, увы, мы не знали,
О войне я рассказ свой веду.

Втрое больше, чем враг, потеряли
Мы солдат в том горящем аду,
Лишь потери, когда подсчитали,
Осознали кровавую мзду.

Не уменьем - числом воевали.
Кровь была, как цветы на снегу.
Мясом пушечным нас лишь считали,
И бросали под танки врагу.

За солдат, что погибли, пропали,
Оправдание, есть ли суду?
Ведь «Суворовых» мы расстреляли
Пред войною, стране на беду.

За Победу сполна заплатили,
Нас косили травой на лугу.
Как всегда мы врага победили,
Жаль вот, слез я унять не могу.

Введение:

9 мая 2021 года исполнится 76 лет со дня Великой Победы советского народа в Великой Отечественной войне. Многонациональный народ нашей страны в борьбе выстоял, и не просто выстоял, а победил, сокрушив фашизм, освободив от него Украину, Белоруссию, Прибалтику, многие государства Версточной Европы. Победа СССР над фашизмом навсегда вписана золотыми буквами в историю человечества. На разгром врага, на Победу работала вся страна - и воины, и тыл: женщины, старики, дети. День Победы «приближали, как могли» все, но огромный вклад, до сих пор не оцененный по достоинству, внесли ученые страны. Великая Отечественная война для советского народа началась 22 июня 1941 г. Уже 23 июня состоялось внеочередное расширенное заседание Президиума Академии наук СССР, который принял решение направить все силы и средства на быстрейшее завершение работ важных для обороны и народного хозяйства страны. Уже через 5 дней, 28 июня Академия наук обратилась к ученым всех стран с призывом сплотить силы для защиты человеческой культуры от фашизма. В нем также 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 мировой науки и спасения культуры, служащей всему человечеству». Великая Отечественная война всколыхнула весь народ, в том числе и людей занимающихся наукой, и, конечно, физиков. 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. Вкладу ученых в достижение Победы посвящается моя работа.

За период 1941-1945 гг. существенно изменились все виды боевой техники: танки и артиллерия, самолеты и подводные лодки, радиостанции и радиолокаторы. Коренные изменения, которые произошли в военной технике, тесно связаны с достижениями физики. Разумеется, крупные военно-научные проблемы решаются заранее, и это требует немалого времени. Однако некоторые вопросы, связанные с усовершенствованием военной техники, нужно и можно было решать и во время войны, в относительно короткие сроки.

Из крупных разработок, подготовленных до войны и потребовавших нескольких лет, прежде всего, следует назвать радиолокацию. Сама идея радиолокации очень проста. Она заключается в том, что электромагнитные волны, достигая металлических объектов, отражаются от них, и по отраженным волнам можно, по крайней мере, принципиально, определить положение объекта в любой момент времени. Само это явление обнаружил основоположник радиотехники А. С. Попов, заметивший, что проходящие корабли мешали передаче радиосигналов. От идеи  до технического ее воплощения лежал огромный путь, который еще предстояло пройти. Дело в том, что радиоволны, достигшие поверхности металлического объекта, отражаются назад в ничтожной степени, потому что часть из них поглощается, остальные же рассеиваются объектом во все стороны. В приемник отраженных радиоволн попадает лишь малая часть энергии, первоначально направленной на изучаемый объект, скажем, самолет. И вот эту ничтожную часть надо было суметь зарегистрировать.

Первая попытка технического решения этой задачи относится к началу тридцатых годов. Затем в течение нескольких лет техника развивалась, совершенствовалась, и уже в 1939 году нашей армией был принят на вооружение РУС — радиоулавливатель самолетов. Станции этого типа использовались советскими войсками в 1939-1940 гг. в боях с белофиннами для обнаружения вражеских самолетов на расстоянии 80-90 км. В 1941 г. На вооружение наших войск поступают более совершенные радиолокационные станции "Редут" (РУС-2) и "Пегматит", которые не только позволяли определять координаты цели - азимут, дальность и высоту, но и давали возможность приблизительно судить о характере цели (групповая или одиночная). Станция "РУС-2" имела дальность обнаружения около 120 км при высоте цели 7 км.

К началу Великой Отечественной войны войска имели 25-30 радиолокационных станций "РУС-2" и 45 комплектов станций "РУС-1".

Нынешние РЛС сильно отличаются от тех, что применялись в начале Великой Отечественной войны, по той простой причине, что тогда еще не была разработана полупроводниковая техника, все делалось на лампах — и генераторы, и приемники. На полупроводниковые системы перешли уже во время войны. Такие радиолокаторы можно было уже тогда устанавливать и на самолетах, а не только на земле. Это позволило вести ночной бой, то есть «видеть» вражеский самолет в темноте.

Успешное использование радиолокаторов для обнаружения движущихся военных объектов, — самолетов, кораблей и т. д.— сыграло огромную роль в военном деле и способствовало нашей победе.

Примерно такая же судьба сложилась у метода защиты военных кораблей от вражеских магнитных мин. Напомню вкратце саму идею таких мин, и как можно было от них защищаться.

Известно, что Земной шар создает вокруг себя магнитное поле. Оно небольшое по величине, всего около десятитысячной доли теслы. Однако его достаточно, чтобы ориентировать стрелку компаса по своим силовым линиям. Если в этом поле находится массивный предмет, например корабль, и железа (вернее, стали) в нем много, несколько тысяч тонн, то магнитное поле концентрируется и может увеличиться в несколько десятков раз. С одной стороны, для навигации с использованием компаса в качестве указателя направления движения корабля это мешает. Корабль искажает истинное направление земного магнитного поля, приходится учитывать влияние стального корпуса на компас.

Но, с другой стороны, это усиленное кораблем магнитное поле может проявиться и таким образом. Оно способно привести в действие какой-нибудь механизм, поворачивающийся под влиянием магнитной силы и замыкающий электрическую цепь. В эту цепь можно включить детонатор, погруженный во взрывчатое вещество мины. Такие магнитные мины отличаются от обычных, на которые корабль непосредственно натыкается и этим вызывает взрыв, тем, что лежат на дне моря и взрываются на расстоянии — под действием лишь магнитного поля корабля.

Было известно, что эти мины разрабатывались во многих странах, и, вероятно, находились в распоряжении военно-морских сил фашистской Германии. Задача по борьбе с магнитными минами была поставлена за несколько лет до начала войны в Ленинградском физико-техническом институте. Требовалось «размагнитить» корабли, чтобы ликвидировать усиленное ими магнитное поле. Каким путем?

На корабле специальным способом располагали большие катушки из проводов, по которым пропускался электрический ток. Он порождал магнитное поле, компенсирующее поле корабля, то есть поле прямо противоположного направления. К началу войны проблема была научно разрешена, и ее надо было перевести на технические рельсы, то есть создать такие устройства на действующих кораблях советского флота.

Это было очень быстро организовано. Все боевые корабли подвергались в портах   «антимагнитной»   обработке и выходили в море размагниченными. Тем самым были спасены многие тысячи жизней наших военных моряков. Понятно, что для такой работы потребовались знания физиков, хорошие физические лаборатории, что и предопределило ее успех.

До сих пор речь шла о «заблаговременных» работах. Однако я упоминал о вопросах, которые можно было решать и во время войны.

Например, на одном из крупных уральских заводов, выпускавшем артиллерийские снаряды, значительная часть продукции браковалась. Снаряды не должны были разрываться до вылета из ствола орудия. Поэтому каждый из них проверялся, и если имелся хоть маленький дефект, снаряд браковали: военные приемщики действовали по строгим инструкциям.

Группа уральских физиков, побывавших на этом заводе, заметила сравнительно большие склады с негодной продукцией и заинтересовалась, действительно ли это брак, который может привести к преждевременному разрыву снарядов. По каким признакам велась отбраковка? Оказалось, что на глаз, по внешнему виду снаряда. Однако известно, что сталь, из которой делали снаряды, легко намагничивается, и сколько-нибудь значительный дефект может быть обнаружен чисто магнитным путем. Магнитная характеристика изделия очень чувствительна ко всяким нарушениям его целостности, стабильности структуры.

И вот ученые исследовали магнитные характеристики бракованных снарядов и выяснили, что многие поверхностные, видимые глазом дефекты в толщу снаряда не проходят. Никакого вреда, никакого уменьшения прочности снаряда они не вызывают. Предложили вместо внешнего осмотра производить отбраковку, пользуясь приборами, которые позволяли снять своего рода топографию магнитного поля снаряда. По этой картине силовых линий магнитного поля можно было судить, есть ли заслуживающие внимания дефекты.

Такие приборы были разработаны, и ими стали пользоваться непосредственно на предприятиях. Этому помогли крупные достижения наших физиков, специалистов по магнетизму. На заводах, изготовлявших снаряды, им были очень благодарны, поскольку значительная часть ранее забракованных снарядов была возвращена в число действующих. Практически увеличение выпуска снарядов произошло бесплатно, за счет уменьшения кажущегося брака. Метод стал широко распространяться, и сейчас, как вы, наверное, слышали, существует специальная техническая наука, называемая магнитной дефектоскопией. Она позволяет обнаруживать дефекты в готовых изделиях по их магнитным характеристикам.

Еще один пример. Перед знаменитой битвой на Курской дуге в 1943 году немцы стали выпускать новые типы танков — «Пантеры» и «Тигры». Это были танки с резко усиленной броней, которую обычные снаряды пробивали с трудом или вообще не пробивали. За несколько месяцев до битвы нашим войскам удалось захватить несколько таких танков и установить, насколько прочна их броня. Чтобы пробить ее, надо было придумать снаряды с улучшенными характеристиками. Эта задача была поручена нашим металловедам в одном из институтов Москвы.

Хорошо известно, что для увеличения твердости стали, следует добавить в нее вольфрам. Однако он плавится при очень высокой температуре, обычная технология выплавления такой стали очень трудна. Организовать в массовом масштабе выплавку вольфрамистой стали было невозможно, промышленность не была к этому подготовлена. И вот сотрудники института предложили изготовить головки снарядов из металлического порошка с добавкой порошка вольфрама. Мелкий порошок довольно хорошо спекается при большой температуре. С помощью методов порошковой металлургии такие головки были сделаны, и они оказались необычайно прочными.

Испытания, проведенные с новыми снарядами, показали, что они с легкостью пробивают самую толстую броню «Тигров» и «Пантер». Массовое производство снарядов с головками из вольфрамистой стали было налажено довольно быстро. И когда на Курской дуге наши артиллеристы встретились с немецкими танками, стало ясно, что планы гитлеровского командования, связанные с неуязвимостью новой техники, провалились. Советские снаряды «внесли» свой вклад в сокрушительное поражение немецких войск.

Ну и, конечно, физики не остались в стороне от задачи упрочения брони наших танков. В Советском Союзе физика твердого тела получила широкое развитие, особенно в Ленинградском физико-техническом институте. Директор ЛФТИ академик А. Ф. Иоффе с сотрудниками занимались изучением специальных сталей, в том числе и таких, из которых делается броня.

Поэтому неудивительно, что знания и опыт этих физиков были использованы во время войны. Броня наших танков была в значительной степени усилена и отвечала, пожалуй, самым высоким требованиям науки, и техники военного времени. Таким образом, специалисты в области физики металлов непосредственно участвовали в создании грозного оружия Советской Армии, наших бронетанковых сил.

Думаю, что будет интересен короткий рассказ о сухопутных магнитных минах. В начале войны к ученым обратились представители инженерных войск с просьбой выяснить, нельзя ли разработать подобную мину не для кораблей, а для танков. Танк, конечно, весит много меньше корабля, десятки тонн. Возможно, его магнитное поле не очень велико. Надо было проверить.

Эта работа была сделана на Урале. Физикам предоставили несколько танков. Провели измерения магнитного поля под ними на разных глубинах. Оказалось, что поле довольно заметное, и можно было попробовать применить магнитный механизм для подрыва танков. Однако, ставилось важное дополнительное требование: сама мина должна содержать как можно меньше металла. Ведь к тому времени уже были разработаны миноискатели.

Потребовалось придумать специальный сплав для своеобразной стрелки «компаса», замыкающей цепь, содержащую небольшую батарейку, сплав, легко намагничивающийся под действием поля танка. В результате работы суммарное количество металла ограничивалось 2—3 граммами на одну мину, а магнитик из сплава был настолько хорош, что позволял подорвать не только танк, но и автомашину. Что уж говорить о паровозах... Нельзя не сказать и о физической задаче огромной важности, которую решили физики, оставшиеся во время блокады в Ленинграде. Как известно, довольно долго единственным путем, связывающим город со страной, была Дорога Жизни, проложенная по льду Ладожского озера. Вопрос заключался в том, можно ли и в каких масштабах проводить по дороге грузы ранней зимой или весной, когда озеро только что замерзло или лед начинал подтаивать. Нужно было непосредственно измерять прочность льда, указывать, какой груз он может выдержать.

Ленинградские физики вместе с гидрологами и моряками проделали замечательную работу, с блеском решив эту задачу. Они нашли способ определения прочности ледяного покрова. Прямо на месте, в разных точках Ладожского озера днем и ночью проводились измерения. Именно ими практически руководствовались, выясняя, на каком расстоянии, с каким грузом должны двигаться машины. Без этих указаний было бы много аварий, погибло бы много людей, город недополучил бы продовольствия и  боеприпасов.  Это пример добросовестной и интенсивной работы в сложных условиях.

В июле 1941г. Советская Армия получила новое грозное оружие - реактивные минометы, которые впервые были применены в боях северо-западнее Смоленска. Вскоре после первого залпа реактивных минометов фашистские войска снова перешли в наступление и захватили переправу на р. Оршица. батарее капитана Флерова было дано новое задание. Сменив огневую позицию, батарея обрушила на переправу 112 ракет. Переправа была мгновенно уничтожена, и наступление под Оршей сорвано.

Фашистское командование направило в войска приказ, в котором потребовало захватить образец нового советского оружия.

2 октября 1941 года под Рославлем батарея попала в окружение, но врагу не удалось захватить ее. Капитан Флеров, тяжелораненый, приказал взорвать боевые установки. Только после того, как машины были уничтожены, часть расчета батареи смогла прорваться в лес. Капитан Флеров погиб.

Необходимо отметить, что батарея Флерова не только первая использовала новое оружие, но и заложила основы тактики его применения.

Впоследствии реактивные минометы широко применялись на всех фронтах Великой Отечественной войны, наводя ужас на противника. Наши солдаты всегда испытывали воодушевление и подъем, когда узнавали, что их будут поддерживать гвардейские минометы. Недаром это грозное оружие получило ласковое название - "катюша ".

Наша промышленность в трудных условиях военных лет быстро освоила производство ракет и пусковых установок, и вскоре советские войска имели уже тысячи таких установок.

Осенью 1941 г. Шли тяжелые бои под Москвой. Здесь решалась судьба всей страны. Вместе со стрелковыми частями, танками, авиацией столицу защищали и гвардейские минометные полки и дивизионы. Обычно их выдвигали туда, где требовалось быстро нанести контрудар, разгромить врага в местах сосредоточения.

12 ноября 1941 г. Разведка доложила, что у деревни Скирманово противник сосредоточил большое количество техники. Разгромить противника было приказано дивизиону капитана Карсанова. Удар гвардейских минометов был настолько неожиданным и эффективным, что наши стрелковые подразделения смогли занять деревню почти без сопротивления.

В конце ноября вражеские войска вышли к каналу Москва — Волга в районе Яхромы. Танковым частям противника удалось переправиться на восточный берег канала. Создалась угроза обхода Москвы. Для поддержки стрелковых частей советское командование выделило на этот участок фронта ствольную артиллерию, а также значительное число гвардейских минометных дивизионов. Совместными усилиями наших войск немецкие танки, переправившиеся через канал, были уничтожены. В разгром немцев под Москвой внесли свой вклад и гвардейские минометы.

Незабываема великая битва за Сталинград. На Сталинградском направлении развернулось более пятнадцати гвардейских минометных полков. Эти полки все время находились на тех участках, где наши пехотинцы наиболее нуждались в эффективной поддержке. Фашистские самолеты специально выслеживали, где сосредоточились "катюши", и бомбили их огневые позиции. Не раз приходилось выводить машины из-под вражеского огня.

В конце августа 1942 г. Фронт приблизился непосредственно к Сталинграду. Наши части дрались за каждую улицу, за каждый дом. Наблюдательный пункт гвардии старшего лейтенанта Солодкова находился в каменном здании в пригороде Сталинграда. Шесть танков противника прорвались к наблюдательному пункту. На броне танков сидели автоматчики. Солодков вызвал огонь на себя. Залп " катюш" последовал, когда немецкие автоматчики уже начали штурмовать здание. Атака врага захлебнулась. Два танка загорелись, погибло более тридцати вражеских солдат. Солодков был ранен, но вместе со своим разведчиком выбрался с наблюдательного пункта и возвратился в свою батарею.

Подсчитано, что за период оборонительных боев под Сталинградом, с середины июля до середины ноября 1942 г., части реактивной артиллерии произвели 2875 залпов, выпустив 270 000 реактивных снарядов

10 января 1943 г. В 8 часов 05 минут воздух дрогнул от артиллерийской канонады. Началось решительное наступление на окруженную группировку немцев.   Стояла   задача   -   расчленить   эту   группировку,   чтобы   затем уничтожить ее по частям. До пяти тысяч ствольных орудий и минометов, гвардейские минометные дивизии и ряд отдельных полков обрушили на противника огонь своих батарей. 2 февраля последние остатки окруженных немецких войск капитулировали.

Можно проследить весь путь, пройденный "катюшами" от Сталинграда до Берлина. Это был великий ратный подвиг.

20 апреля 1945 г. Советская тяжелая артиллерия открыла огонь по окраинам фашистской столицы. Гитлеровские войска оказывали бешеное сопротивление. Начался штурм города.

Фашисты стреляли из каждого окна, продвигаться вперед было трудно. Каждый дом - крепость, которую надо было брать штурмом. На помощь нашим стрелковым частям пришли гвардейские минометчики.

Вечером 1 мая над Берлином загремела последняя артиллерийская канонада. Орудия всех калибров, боевые машины всех систем буквально засыпали снарядами районы, где еще держали оборону вражеские войска. В ночь на 2 мая остатки берлинского гарнизона капитулировали.

Создание ракетного оружия в нашей стране имеет большую историю.

Русские генералы А.Д. Засядко и К.И. Константинов еще в XIX в. разработали теорию и создали образцы боевых ракет. Ракеты Засядко получили боевую проверку во время русско-турецкой войны 1828-1829 гг.

Большой вклад в теорию реактивного движения внес основоположник теории авиации Н.Е. Жуковский. В своей статье "О реакции вытекающей и втекающей жидкости", опубликованной в 1882 г., он впервые вывел формулу для определения реакции струи жидкости.

Законы движения ракеты отличаются от законов полета обычного артиллерийского снаряда. Снаряд вылетает из дула орудия с большой скоростью, но эта скорость сразу же начинает уменьшаться, так как сила, толкающая снаряд вперед, перестает действовать. У ракеты с момента воспламенения заряда действует реактивная сила, и скорость полета растет, пока заряд полностью не сгорит.

Участок траектории, на котором ракета летит под действием реактивной силы, называют активным, а тот участок, на котором ракета затем летит по инерции, - пассивным.

На пассивном участке до достижения ракетной вершины траектории ее скорость падает. После прохождения вершины траектории скорость движения ракеты снова увеличивается.

Для увеличения дальности полета используются составные многоступенчатые ракеты. Каждая ступень отбрасывается после израсходования топлива. Последняя ступень несет полезный груз.

Основными типами ракетных двигателей являются двигатели на твердом топливе (РДТТ) и жидкостно-реактивные двигатели (ЖРД).

В качестве твердого топлива применяются в основном пороха. Достоинства пороховых двигателей являются простота устройства, высокая надежность и постоянная готовность к действию. К недостаткам можно отнести низкую удельную тягу, неравномерность горения пороха, невозможность многократного использования двигателя.

В жидкостных реактивных двигателях топливом является жидкое вещество. Оно состоит из двух компонентов: горючего и окислителя.

В качестве горючего используют керосин, бензин, гидрозин и др. Окислителем служит жидкий кислород, азотная кислота или перекись водорода. Применяется и однокомпонентное жидкое топливо (например, нитрометан).

Достоинством ЖРД являются большая удельная тяга и возможность неоднократного использования, а недостатками - ограниченный срок хранения ракет с заправленными баками, сложность конструкции.

Важнейшими характеристиками ракетных двигателей являются сила тяги, удельная тяга и удельный расход топлива.

В послевоенные годы ракетная техника проникла во все виды войск. В сухопутных войсках приняты на вооружение противотанковые реактивные снаряды, в войсках ПВО - зенитные ракеты, в авиации - ракеты "воздух-воздух", "воздух-земля". Различными типами ракет вооружается военно-морской флот.

Особое внимание уделяется созданию стратегических ракет, которые являются наиболее мощным оружием, способным нести ядерные заряды и наносить противнику внезапные удары огромной силы.

Наибольших успехов в создании стратегических ракет добился Советский Союз. Военный парад на Красной площади в Москве в день 47-й годовщины Великого Октября убедительно подтвердил могущество наших Вооруженных Сил, совершенство советской ракетной техники. Показ новых ракет стратегического назначения вызвал широкий отклик во всем мире. Газеты США называли сенсацией дня "гигантские ракеты длиной 25 м и диаметром 4,5 м". Печать многих стран подчеркивает совершенство советских стратегических ракет. "Даже неспециалисту, - пишет одна из газет, - ясно, какой силой и каким огромным радиусом действия обладают эти гиганты".

Кроме ракет боевого назначения, создаются ракеты различных типов для исследования верхних слоев атмосферы, космического пространства, для запуска искусственных спутников и космических кораблей.

С каждым новым полетом наших героев-космонавтов в космическое пространство весь мир убеждается в превосходстве советской космической техники.

Заключение:

Война, в которой участвовало более 70 % населения Земли, закончилась 9 мая 1945 года, датой, при упоминании которой каждый ветеран пускает слезу, с ней закончились мучения многих народов. Но ведь война могла закончиться с совсем другим исходом, если бы не наши великие физики, да, великие! Мне бы очень хотелось, чтобы все люди помнили ту победу и те мучения, которые наш народ перенёс 65 лет назад!

Библиография:

• Жуков Г.К. Воспоминания и размышления: В 3 т. - М.: Изд-во Новости, 1995.
• Рокоссовский К.К. Солдатский долг. – М.:ОЛМА – Пресс, 2002.
• Мерецков К.А. На службе народу. – М.: Политиздат, 1988.
• Всероссийская Книга памяти, 1941-1945: Обзор. том. - М.: Воениздат, 1995.
• И.К. Кикоин «Физики - фронту» 1995 г
• Браверман Э.М. Подвиг. Материалы для физико-технического вечера ко Дню Победы, 1995 г.