Основные направления фундаментальных исследований

Версия для печати

Физика конденсированных сред

• Развитие теории конденсированных сред
• Структурные исследования конденсированных сред
• Физика магнитных явлений, магнитные материалы и структуры
• Физика полупроводников
• Физика твердотельных наноструктур, мезоскопика
• Физика низкоразмерных систем, физика поверхности и поверхностей раздела
• Физика низких температур, включая квантовые кристаллы и жидкости
• Сверхпроводимость
• Свойства веществ при высоких давлениях
• Физика диэлектриков
• Физика металлов
• Физическое материаловедение и новые материалы

Оптика и лазерная физика

• Классическая и квантовая оптика
• Нелинейные оптические явления, материалы и устройства
• Сверхбыстрые явления в оптике
• Взаимодействие лазерного излучения с веществом, в т. ч. в сверхсильных полях
• Волоконная оптика и оптическая связь. Интегральная оптика.
• Оптическая информатика, голография
• Развитие методов и применений спектроскопии, люминесценции. Прецизионные оптические измерения
• Физика лазеров и лазерных материалов
• Лазеры в физике, химии, биологии, медицине, экологии и технике
• Новые оптические материалы, технологии и приборы, их применение

Радиофизика и электроника, акустика

• Когерентные источники микроволнового излучения и их применение в науке и технике
• Физика твердотельных элементов и устройств генерации, усиления, преобразования и приема электромагнитных волн
• Разработка методов и средств генерации и приема излучения в терагерцовом диапазоне
• Физика нелинейных волн и нелинейная динамика
• Фундаментальные проблемы распространения радиоволн
• Акустика, в том числе нелинейная и низкочастотная, акустоэлектроника. Развитие методов акустической диагностики природных сред
• Наносекундная релятивистская электроника больших мощностей и ее применение в науке и технике
• Радиофизические методы диагностики окружающей среды

Физика плазмы

• Физика высокотемпературной плазмы и управляемый термоядерный синтез
• Физика лазерной плазмы и ее применение
• Физика низкотемпературной плазмы
• Плазменные процессы в геофизике и астрофизике
• Разработка плазменных устройств и их применение в науке и технике

Астрономия и исследование космического пространства

• Происхождение, строение и эволюция Вселенной
• Нестационарные звезды и звездные атмосферы
• Образование звезд и планетных систем и их эволюция
• Солнечная активность
• Исследование планет

Ядерная физика

• Физика элементарных частиц и квантовых полей
• Фундаментальная физика атомного ядра
• Физика космических лучей и ядерные аспекты астрофизики
• Физика и техника ускорителей заряженных частиц
• Ядерно-физические проблемы энергетики
• Создание ускорителей и интенсивных источников нейтронов, мюонов и синхротронного излучения для исследований по физике и в других областях науки, для технологических, медицинских, экологических и других применений

Постановление Президиума РАН от I июля 2003 г. № 233

 

Частные виды силовых полей – Allinweb

Main Aditor 24/02/2021 Лекции и рефераты по Физике 464 Просмотры

1) Сила зависит только от времени – поле однородно, но не стационарно.

.

Тогда:

;

.

Аналогично, для y и z.

2) Проекции силы зависят только от соответствующих координат.

.

Умножая на dx и интегрируя:

.

Дифференцируем снова для проверки:

; .

Положим:

.

Тогда:

(знак берётся из начальных условий).

Разделяя переменные:

.

3) Проекция силы зависит лишь от проекции скорости на эту же ось.

.

Обозначая:

.

Разделяя переменные:

.

Таким образом, в каждом из трёх частных случаев силовых полей по заданным силе, массе и начальным условиям определены выражения для скорости и ускорения точки.

Контрольные вопросы:

1.

В чём суть метода разделения переменных при решении дифференциальных уравнений?

2. В чём особенность интегрирования уравнения движения точки, если сила зависит только от координаты?

3. В каких реальных задачах сила зависит от скорости движения точки?

Лекция 18. Основы динамики системы точек

Рассмотрим движение n свободных материальных точек относительно инерциальной системы отсчёта (рис. 53).

Рис.53.

– масса точки .

Масса всей системы:

.

Центром масс системы назовём точку С, радиус – вектор которой равен

,

где .

Основные меры движения системы материальных точек:

1. Суммарное количество движения системы (геометрическая сумма количества движения материальных точек).

, где – скорость точки .

Рассмотрим систему точек с постоянными массами => дифференцируя :

;

где – скорость центра масс.

Итак,

Количество движения системы материальных точек равно количеству движения массы всей системы, сосредоточенной в центре масс.

2. Сумма моментов количества движения или кинетический момент системы:

.

представляется в виде одночлена только в случае одинаковых скоростей всех точек системы.

3. Кинетическая энергия системы:

Тоже не всегда представлена в одночленной форме.

Силы разделим на внешние и внутренние.

Внешние силы действуют со стороны масс, не входящих в систему.

Внутренние силы – силы взаимодействия между точками системы.

Обозначим:

– суммарная внешняя сила к точке

– суммарная сила взаимодействия точки c остальными точками системы.

Деление на внутренние и внешние силы условно.

Получим некоторые свойства внутренних сил.

Рис.54.

Рассмотрим точки и (рис. 54).

Из 3 – го закона Ньютона:

.

Внутренняя сила на точку :

.

Очевидно:

.

Итак, сумма внутренних сил и сумма моментов внутренних сил равны нулю относительно любой точки и любой оси.

Рассмотрим сумму элементарных работ внутренних сил.

Пусть , где ,

– расстояние между точками .

Работа на элементарных действительных перемещениях сил взаимодействия двух точек :

.

[ – проекция на , включающая в себя знак].

Обозначим сумму элементарных работ внутренних сил :

(d – означает «на элементарных перемещениях»)

Контрольные вопросы:

1. Что называется центром масс системы материальных точек?

2. Назовите основные меры движения системы материальных точек.

3. Перечислите свойства внутренних сил системы точек?

Поделиться в:

О Main Aditor

Здравствуйте! Если у Вас возникнут вопросы, напишите нам на почту [email protected]

Предыдущий Дифференциальные уравнения движения точки

Следующий Общие теоремы динамики системы точек

Настоящий разговор: все состоит из полей

Когда ученые говорят с не учеными о физике элементарных частиц, они говорят о мельчайших строительных блоках материи: что вы получаете, когда делите клетки и молекулы на все более и более мелкие части, пока не сможете’ больше их не разделяй.

Это один из способов смотреть на вещи. Но на самом деле все не так, сказал физик-теоретик Калифорнийского технологического института Шон Кэрролл на лекции в Фермилабе. И если физики действительно хотят, чтобы другие люди оценили открытие бозона Хиггса, сказал он, пришло время рассказать им остальную часть истории.

«Чтобы понять, что происходит, вам действительно нужно немного отказаться от понятия частиц», — сказал Кэрролл в июньской лекции.

Вместо этого подумайте о полях.

Вы уже знакомы с некоторыми полями. Когда вы держите два магнита близко друг к другу, вы можете почувствовать их притяжение или отталкивание еще до того, как они соприкоснутся — взаимодействие между двумя магнитными полями. Точно так же вы знаете, что когда вы прыгаете в воздух, вы собираетесь вернуться вниз. Это потому, что вы живете в гравитационном поле Земли.

Ошеломление Кэрролла, по крайней мере, для многих не-ученых, заключается в следующем: каждая частица на самом деле является полем. Вселенная полна полей, и то, о чем мы думаем как о частицах, является всего лишь возбуждением этих полей, подобно волнам в океане. Электрон, например, есть просто возбуждение электронного поля.

Это может показаться нелогичным, но взгляд на мир с точки зрения полей на самом деле помогает разобраться в некоторых запутанных фактах физики элементарных частиц.

Когда, например, распадается радиоактивный материал, мы думаем, что он выбрасывает различные виды частиц. Нейтроны распадаются на протоны, электроны и нейтрино. Эти протоны, электроны и нейтрино не прячутся внутри нейтронов, ожидая выхода наружу. Однако они появляются при распаде нейтронов.

Если мы думаем о полях, это внезапное появление новых видов частиц становится более понятным. Энергия и возбуждение одного поля передаются другим, когда они вибрируют друг против друга, создавая впечатление появления новых типов частиц.

Мышление в полях дает более четкое представление о том, как ученые могут создавать массивные частицы, такие как бозоны Хиггса, в Большом адронном коллайдере. БАК сталкивает сгустки энергичных протонов друг в друга, и ученые изучают эти столкновения.

«Здесь часто используется аналогия, — сказал Кэрролл, — что заниматься физикой элементарных частиц — это все равно, что разбить двое часов и попытаться понять, как они работают, наблюдая, как разваливаются все части.

— Эта аналогия ужасна по многим причинам, — сказал он. «Основной из них заключается в том, что то, что получается, когда вы сталкиваете частицы друг с другом, — это не то, что было внутри первоначальных частиц. … [Вместо этого] это похоже на то, как если бы вы разбили два часа Timex, и из них выскочил бы Rolex».

Что на самом деле происходит при столкновениях LHC, так это то, что особенно возбужденные возбуждения поля — энергичные протоны — вибрируют вместе и передают свою энергию соседним полям, образуя новые возбуждения, которые мы видим как новые частицы, такие как бозоны Хиггса.

Мышление в полях также может лучше объяснить, как работает бозон Хиггса. Сами по себе бозоны Хиггса не сообщают массу другим частицам, скажем, прилипая к ним сгустками. Вместо этого поле Хиггса взаимодействует с другими полями, придавая им — и, соответственно, их частицам — массу.

Бозон Хиггса может быть любимцем средств массовой информации, сказал Кэрролл, но настоящая звезда — это поле Хиггса. Это причина, по которой Вселенная выглядит именно так.

Полное выступление Кэрролла и последующая сессия вопросов и ответов теперь доступны для просмотра на канале Fermilab на YouTube.

Нравится то, что вы видите? Подпишитесь на бесплатную подписку на симметрия !

Physics4Kids.com: Электричество и магнетизм: электрические поля

Ученые поняли, почему силы действуют так, как они действуют, когда объекты соприкасаются. Их смущала идея о силах, которые действуют на расстоянии, не касаясь друг друга. Подумайте о таких примерах, как гравитационная сила, электрическая сила и магнитная сила. Чтобы помочь им объяснить, что происходит, они использовали идею «

поле ». Они представляли, что вокруг объекта есть область, и все, что войдет, почувствует силу. Мы говорим, например, что Луна имеет гравитационное поле вокруг нее, и если вы приблизитесь к Луна, она потянет тебя на свою поверхность.

Электрическое поле описывает напуганную область вблизи любого электрически заряженного объекта. Ученые не используют слово «фанки», но это работает. Его также можно назвать электростатическим полем . Любой другой заряд, попадающий в эту область, будет ощущать силу, и исходный объект также будет ощущать эту силу (третий закон Ньютона). Это как паук, сидящий в центре паутины.

Нормальное поле представляет собой вектор и представлено стрелками. Гравитационное поле Земли (или любой планеты) будет изображено в виде стрелок, указывающих на землю. Вектор поля показывает направление воздействия на объект, попадающий в поле. Гравитация действует вниз.

Для электрического поля все немного сложнее, так как есть два вида зарядов, и одни комбинации притягивают , а другие отталкивают . Чтобы быть в согласии друг с другом, физики решили, что всегда будут использовать положительные заряды для определения направления действия поля. Итак, если центральный заряд был положительным, и вы поместили рядом с ним другой положительный заряд, этот второй заряд оттолкнется наружу. Таким образом, векторы поля для центрального положительного заряда направлены наружу. Если центральный заряд отрицателен, положительный заряд, расположенный поблизости, будет притягиваться к центральному заряду, поэтому векторы поля для центрального отрицательного заряда указывают внутрь.

Поскольку поля напрямую связаны с силами, которые они оказывают, их сила уменьшается с расстоянием и увеличивается с размером заряда, создающего поле. Когда вы кладете заряды рядом друг с другом, их поля взаимодействуют и меняют форму. Это приводит к изменениям PE объектов и создает силы отталкивания или притяжения.

Электрические поля также могут создаваться магнитными полями. Магнетизм и электричество всегда связаны. Мы поговорим о магнитных полях в следующем разделе.

Или поищите на сайтах по конкретной теме.

• Обзор
• Сборы
• Проводники
• Электрические поля
• Магнитные поля
• Текущий
• Сопротивление
• Закон Фарадея
• Закон Кулона
• Магниты
• Питание постоянного тока
• Мощность переменного тока
• Дополнительные темы

---

---

История электричества (видео НАСА/WhyFiles)

Encyclopedia.