Роль советских физиков в победе над фашизмом

ООАУ НПО  ЛИСК

Внеклассное мероприятие

Тема: "Роль советских физиков в  победе над фашизмом"

Преподаватель: Шмелева Г. И.

г. Липецк

Цель: показать роль советской науки в создании оружия во время ВОВ; воспитание на примере жизни и деятельности советских ученых – физиков.

План проведения: 1. Радиолокация  и  её  применение  во  время  ВОВ.

                             2. Метод  защиты  военных  кораблей  от  вражеских  магнитных  мин.

3. Измерение больших токов при электролизе вещества в военное время.

                               4. Порошковая  металлургия  и  её  применение  для            изготовления  снарядов.

                               5.Проблема упрочнения брони Советских танков и её решение во время ВОВ.

6. Сухопутные магнитные мины для танков.

7. Определение прочности ледяного покрова.

Вводное  слово учителя:        

Великая Отечественная война  всколыхнула весь советский 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.

Разумеется, крупные военно-научные проблемы решаются заранее, но 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 несколько лет, прежде всего, следует назвать радиолокацию.

ВОПРОСЫ: 1. Что  вам  известно  о  радиолокации? 2. Какое  свойство  радиоволн  лежит  в  основе  радиолокации?   3. Какова  роль  А. С. Попова в развитии  этого  метода? 4. Чем  отличаются  РУС  от  РЛС?  5. Чем  отличаются  нынешние РЛС  от  тех,  которые  применялись  во  время  войны?6. Какую  роль  сыграло использование  радиолокаторов в  военном  деле во  время  ВОВ?

Сообщение учащегося:

 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 передачи 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 г. РУС-радиоулавливатель самолетов. Вскоре была решена задача совмещения в одной станции источника электромагнитных волн и приемников отраженных волн. Она была названа РЛС-радиолокационной  станцией, и, насколько мне известно, научный приоритет, т.е. первенство, в ее разработке принадлежит именно советским физикам.

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 генераторах, 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, т. е. видеть вражеский  самолет в темноте.

Вывод 1:

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

Слово учителя:

Примерно такая же судьба сложилась у метода защиты военных кораблей от вражеских магнитных мин. Напомним вкратце саму идею таких мин и как можно было от них защищаться. Что вам известно о методе защиты кораблей от вражеских магнитных мин?

Ответ учащегося:

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 на правления движения корабля это мешает. Корабль искажает истинное направление земного магнитного поля, приходится учитывать влияние стального корпуса на компаса на компас. Но, с другой стороны, это усиленное кораблем магнитное поле может проявится 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 расположении военно-морских  сил  фашисткой Германии. Задача  по борьбе  с  магнитными  была поставлена за  несколько  лет  до  начала войны в Ленинградском   физико – техническом  институте. Требовалось "размагнитить" корабли, чтобы ликвидировать усиленное ими магнитное поле. Каким путём?

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

Это было очень быстро организованно. Все боевые корабли подвергались в портах "анти - магнитной" обработке и выходили в море размагниченными. Тем самым были спасены многие тысячи жизней наших военных моряков.

Вывод 2:

 Понятно, что для такой работы потребовались знания физиков, хорошие физические лаборатории, что и предопредило её успех.

Слово учителя:

Перед войной была решена ещё одна задача, казалось бы, не имевшая непосредственного отношения к военным действиям, однако её решение оказало существенное влияние на технику.

Сообщение учащегося:

В военное время расходуется очень много алюминия – для самолётов, меди – для снарядов. Эти материалы получат электролитическим путём. И если их производят в больших количествах, то через электролитическую ванну проводят токи, достигающие десятков тысяч ампер. Так вот, на одном из алюминиевых зарядов, который запускали перед войной,  и предполагалось использовать такие большие токи. Обычный способ измерения токов шунтами не годился, шунты были рассчитаны максимум на 10 000 А. чтобы ток можно было регулировать, надо было регулировать, надо было придумать способ его измерения, не имея шунтов. Тут без физических знаний нельзя было обойтись. Ясно, что когда по проводнику проходит такой большой ток, то созданное им магнитное поле тоже довольно велико. Измерив, поле мы узнаем, каков ток. К сожалению. Форма проводов была не цилиндрической, это был ряд прямоугольных шин, сложных параллельно. И связь магнитного поля с током, протекающим по такому проводнику, было очень трудно установить, готовых формул не было.

Тем не менее, физикам удалось провести расчёты и разработать прибор, который сначала на модели, а потом непосредственно на заводе позволял промерять поле и ток. Таких приборов нужно было немного, всего несколько десятков экземпляров, и их изготовили прямо в лаборатории в течение сравнительно небольшого времени.

Перед самым началом войны завод был отрегулирован, пущен, впервые на нём применяли гигантские токи, а продукция его шла на авиазаводы.

Вывод 3:

И здесь помощь физиков оказалось очень полезной.

Слово учителя:

До сих пор речь шла о "заблаговременных" работах. Однако я упоминал о вопросах, которые можно было решить и во время войны. Например, на одном из крупных уральских заводов, выпускавшем артиллерийские снаряды, значительная часть продукции браковалось. 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.

Рассказ учащегося:

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. О каким признакам велась отбраковка? Оказалось, что на глаз, по внешнему виду снаряда. Однако сталь, из которой делали снаряды, легко намагничивается, и сколько – нибудь значительный дефект может быть обнаружен чисто магнитным путём. Магнитная характеристика изделия очень целостности, стабильно структуры.

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

Такие приборы были разработаны, 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  счёт  уменьшения   кажущегося  брака.

Вывод 4:

Как уральские физики помогли решить проблему производительности труда при выпуске танковых двигателей?

Метод   стал   широко   распространяться, и  сейчас, как  вы, наверное, слышали, существует  специальная  техническая  наука, называемая   магнитной  дефектоскопией. Она  позволяет   обнаружить   дефекты  в  готовых  изделиях  по  их  магнитным   характеристикам.

Тот   же  самый  принцип – исследование  магнитного  поля  стальных  изделий – был  использован  на  одном  из  уральских  заводов, выпускавших  танковые  двигатели. Важнейшая  часть  двигателя – коленчатый   вал, шейки  которого  вращаются  в  подшипниках. Эти  шейки  должны  быть  изготовлены  с  большой  точностью. Они   делаются  из  каленой  стали  и  шлифуются  на  специальных  станках.

Тогда  еще  не  было  станков  с  числовым  управлением, все   делалось  вручную, и  рабочий-шлифовщик  часто  останавливал  станок  и  измерял  диаметр  шейки. Ведь   если  он  снимает   лишний   слой  стали,  уменьшит  размеры – деталь   пойдёт  в   брак. Из-за  таких  частых   остановок  производительность  станка, естественно, использовалась  не  полностью.

Уральские  физики  придумали   неплохой  способ  непрерывного измерения  диаметра  шейки  без  остановки  шлифовального  станка. Для этого   вблизи   обтачиваемой    шейки  ставился   небольшой  прибор,  реагирующий   на  магнитное   поле   шейки. Оно,  разумеется,  зависит  от   расстояния   между  прибором  и   поверхностью  шейки. По  мере сошлифовывания,  уменьшения  диаметра  детали,  менялись  и  показания прибора. Нужно было только наблюдать за его стрелкой и по шкале останавливать станок и снимать деталь – все без промежуточных точных измерений.

Такие приборы непрерывного действия были установлены в больших цехах, где изготавливались коленчатые валы.

Вывод 5:

Производительность шлифовальных станков резко выросла. Значит, увеличилось число выпускаемых двигателей и, соответственно, танков. Это прямо способствовало росту военной техники на полях сражений. Так во время войны в течение нескольких месяцев была решена очень важная задача.

Ещё один пример. Перед знаменитой битвой на курской дуге в 1943 г. немцы стали выпускать новые типы танков – "Пантеры" и "Тигры".

Как физики решили проблему борьбы с новыми типами танков? Что вам известно по книгам и фильмам о этих работах?

Рассказ учащегося:

Это были танки с резко усиленной бронёй, которую обычные снаряды пробивали с трудом или вообще не пробивали. Занесколько месяцев до битвы нашим войскам удалось захватить несколько таких танков и установить, насколько прочна их броня. Чтобы пробить ёё, надо было придумать снаряды с улучшенными характеристиками. Эта задача была поручена нашим металловедам в одном из институтов Москвы.

Хорошо известно, что для увеличения твёрдости стали следует добавить в неё вольфрам. Однако он плавиться при очень высокой температуре, обычная технология вплавления 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 проведённые с новыми снарядами, показали что они с легкостью пробивают самую толстую броню "Тигров и "пантер". Массовое производство снарядов с головкам и 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.

Вывод 5:

Советские снаряды "внесли" свой вклад в сокрушительное поражение немецких войск.

Слово учителя:

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

Потому неудивительно, что знания и опыт этим физиков были использованы во время войны. Броня наших танков была в значительно 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 минах. В начале войны к учёным обратились представители инженерных войск с просьбой выяснить, нельзя ли разобрать 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 развитых 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 г 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.

Зачем необходимо было на Ладожском озере определять прочность льда?

Рассказ учащегося:

Как известно, довольно долго единственным путём, 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 замерло или лёд 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 днём и ночью проводились измерения. Именно ими практически руководствовались, выясняя, на каком расстоянии, с каким грузом должны двигаться машины. Без этих указаний было много аварий, погибло бы много людей, город не получил бы продовольствия и интенсивной работы в сложных условиях.

Заключительное слово учителя:

Конечно, можно было ещё рассказать о помощи, которую оказали физики фронту. Но думаю, что приведенных примеров достаточно, чтобы убедительно показать, как учёные содействовали успеху наших вооружённых сил.

Трудно в небольшой статье говорить и о других науках, занятых военным делом. Упомяну только, что советская школа физико - химиков, возглавляемая Н.Н. Семеновым, долгое время занималась изучение процессов горения и взрыва. Во время войны этим учёными пришлось использовать наколенный багаж знаний для прямых военных целей, активно способствовать нашей исторической победе.

После войны немцы признали, что наши наука и техника были на высоте требований, которые предъявило время. И действительно, советские учёные, в частности физики, самым непосредственным образом использовали свой патриотический долг помощи фронту.