Классный час "Вклад советских математиков в Великую Победу"
классный час (10 класс)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ и НАУКИ

АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ

Государственное бюджетное профессиональное образовательное

учреждение Архангельской области

"Техникум судостроения и машиностроения"

Региональный заочный конкурс профессионального мастерства

«Великой Победе посвящается»

Тематическое направление: «Уроки мужества-уроки жизни»

Методическая разработка внеурочного мероприятия

 «Вклад советских математиков в Великую Победу»

Власова Лариса Ивановна,

преподаватель общественных дисциплин,

Звягина Светлана Павловна,

преподаватель математики,

ГБПОУ АО «Техникум судостроения

и машиностроения»

Северодвинск

2020

Актуальность темы.

Методическая разработка посвящена 75-летию Победы в Великой Отечественной войне, которую наша страна празднует в 2020 году. За всю историю наш народ подвергся немалым испытаниям. Но Великая Отечественная война по своим масштабам, разрушениям и человеческим жертвам не имела себе равных за всю историю нашего государства. Тем значимее наша Победа!  75 лет со дня Великой Победы мы вспоминаем с глубоким уважением и почтением своих предков, воевавших за нашу Родину против фашисткой Германии!

Методическая разработка включает в себя сценарий классного часа и презентацию.

Цели мероприятия:

а) Показать роль отечественных ученых – математиков и конструкторов в победе Советского народа в Великой Отечественной Войне 1941-1945 г.г.;  

б) Вызвать познавательный интерес к изучению математики на интересных примерах из истории ВОВ;
в) Воспитание уважительного отношения к истории и труду ученых.

Преподаватель истории:   

Вступление.

Великая Отечественная война длилась 1418 дней и ночей. Эта трагедия прошла через каждую семью и сердце каждого гражданина СССР. За годы Великой Отечественной войны погибло более 27 миллионов человек. Эта трагедия коснулась абсолютно каждого в нашей стране. Много людей погибло от голода, бомбёжек, артобстрелов, тяжких условий жизни и труда. В эти тяжёлые годы солдаты и обычные жители совершали героические поступки, спасая чужие жизни и приближая Великую Победу.

Но уже с первых дней войны стало понятно, что не только храбрость армии, число пушек и искусство маршалов могло определить успешный исход военных действий: он в значительной степени так же зависит от качества вооружения, его совершенства, новизны и прочее.

Нужно было в максимально краткий промежуток времени создать технику, которая должна превосходить технику врага по всем параметрам. И эта сложная и ответственная задача легла на плечи советских ученых и конструкторов, проведя невидимую линию фронта через научные конструкторские бюро, лаборатории: там, так и на линии огня, и шел непрерывный процесс, напряжение “сражение мыслей”, которые рождались и воплощались в будущем в металл и научно-технические идеи. В годы войны техника была сложной и разнообразной. К ее использованию требовалось широкое знание и использования математических расчетов для ее изготовления и дальнейшей эксплуатации.

1. Наука -  авиации.

Самые известные советские самолеты носили такие названия – Як, Ту, По, Ла, Ил. Почему они так назывались? (Студенты выдвигают предположения, затем ответы показываются на слайде).

Достижения отличных результатов в совершенствовании боевых самолетов позволило А. С. Яковлеву и его товарищу С. А. Лавочкину создать и изготовить грозные истребители, С. В. Илюшину - неуязвимые штурмовики, А.Н. Туполеву, Н. Н. Поликарпову и В. М. Петлякову - мощные бомбардировщики.

При получении больших скоростей, авиаконструкторы столкнулись с неизвестными раньше явлениями в управлении и поведении самого самолета. В некоторых режимах работы моторов в конструкциях произвольно возникало возбуждение, и отметим, что с довольно большой амплитудой, и данное явление, которое получило название флаттер, вело к разрушению самолета в воздухе. Опасности, так же, подстерегали эти скоростные машины и на земле. При взлете и посадке самолета колеса самопроизвольно могли вилять из стороны в сторону, данное явление, получило название шимми, оно довольно часто вызывало катастрофы самолетов на аэродромах.

Преподаватель математики:

 Выдающийся математик тех времен Мстислав Всеволодович Келдыш, при поддержке своих коллег-ученых, занялись исследованием причины флаттера и шимми.

Созданная учеными математическая теория данных опасных явлений дала возможность советской авиационной науке вовремя защитить конструкции скоростных самолетов от появления таких вибраций.

Ученые дали большое количество рекомендаций, которые необходимо было учитывать при конструировании подобных самолетов.

Как результат наша авиация во время войны не знала случаев разрушения самолетов по причине неправильного расчета конструкций, этим были спасены жизни большого количества летчиков, а также боевые машины воздуха.

Преподаватель истории:   

До войны считалось, что в воздухе будут господствовать самолеты, летающие с большими скоростями и на большой высоте. Но с началом войны оказалось, что нужны и тихоходные аэропланы, летающие на малых высотах.

Преподаватель математики:   

А для них не было таблиц бомбометания. Пришлось срочно эти таблицы составлять, а для ускорения вычислений надо было вывести удобные формулы.  

В 1942 г. необходимые таблицы появились. Их использовали пилоты и штурманы тихоходных самолетов У-2, служивших ночными бомбардировщиками.

Преподаватель истории:   

 Экипажи этих маленьких, ничем не защищенных самолетов прославились умением незаметно, почти бесшумно близко подлететь к позициям противника и точно их атаковать.

Преподаватель математики:   

 В 1942 г. коллектив математиков, руководимых Сергеем Натановичем Бернштейном, разработал таблицы для определения местоположения судна по радиопеленгам. Таблицы ускоряли штурманские расчеты примерно в 10 раз.

В 1943г. были подготовлены штурманские таблицы, которые нашли широкое применение в боевых действиях дальней авиации, значительно повысили точность самолетовождения. Штаб авиации дальнего действия, давая высокую оценку работе математиков, отметил, что ни в одной стране мира не были известны таблицы, равные этим по своей простоте и оригинальности.

Преподаватель истории:   

2. Наука - флоту

В первые полтора года войны, наши войска отбивались от врага на суше, в воздухе и на море.

Одним из первых мероприятий, которое осуществили немецко - фашистское командования на морских просторах военных действий имела место попытка заблокировать наши корабли в их базах и связать их боевые действия массовыми постановками магнитных мин. Фашисты возлагали огромные надежды на эффективность данного (нового) вида оружия и были уверены, что наши моряки и специалисты в области кораблестроения не смогут быстро среагировать и найти способы защиты наших кораблей. Но отметим, что наши физики в союзе с математиками и механиками в максимально кратчайшие сроки оказали значительную поддержку морякам нейтрализовать и обезвредить влияние мин врага.

Преподаватель математики:   

Идею размагничивания предложили и пустили в действие ученые под командованием академика Анатолий Петрович Александров. Группа Александрова выехала на Балтику, где в срочном порядке принялась за размагничивание кораблей, что было надежной защитой их от неконтактных мин.

Ученые вели свои работы непосредственно в районе боевых действий, и в ближайшее время данная проблема защиты кораблей от такого типа мин была в полной мере решена.

Факты говорят, что ни один наш корабль, который был снабжен системой противоминной защиты, не был подорван на вражеских минах.

Преподаватель истории:   

Без предварительных математических исследований не создается ни одна техническая система и, чем сложнее, тем разнообразнее и шире ее математический аппарат.

Преподаватель математики:   

За время своей работы в Морской академии Алексей Николаевич Крылов разработал теорию устойчивости корабля, а также установил строго научную теорию качки, создал таблицу непотопляемости, по которой можно было рассчитать, как повлияет на корабль затопление тех или других отсеков, какие номера отсеков нужно затопить, чтобы ликвидировать крен и насколько это затопление может улучшить устойчивость корабля.

Разработки Андрея Николаевича Колмогорова по математической теории вероятностей были использованы для определения лучших методов нахождения подводных лодок противника и для указания путей, а также позволяли избежать встречи с подлодками врага.

Преподаватель истории:   

Например, вставал такой вопрос: как лучше провести караван торговых судов при наличии вражеских подводных лодок?

Если составить караван из большого числа судов, то вероятность встречи с подводными лодками противника будет меньшей. Это с одной стороны. Но нельзя забывать и другое: увеличатся потери, если встреча большого каравана осуществится с подводными лодками противника.

Преподаватель математики:   

Тут математика пришла на помощь. Ее методами были определены размеры каравана судов и частота их отправления, при которых потери были бы наименьшими.

Преподаватель истории:   

3. Наука – артиллерии.

Ученые и конструкторы обеспечивали войска новым оружием. Реактивные минометы, самоходные артиллерийские установки вселяли в противника некий ужас.   Из текста донесения в немецкий генеральный штаб: «Русскими было применена батарея с огромным количеством орудий. Снаряды фугасно - зажигательные, но необычайного действия. Войска, обстрелянные русскими военными свидетельствуют - огневой налет напоминает урагану. Снаряды разрываются одновременно. Потери в людях огромные». Идея «Катюши» зарождалась в лабораториях мехмата МГУ.

Расчеты по монтажу и внедрения в вооруженные силы нового оружия выполнил научный коллектив под руководством И. Гвая. С ним связана забавная история: когда И. Гвай пришел в Высшую аттестационную комиссию за дипломом, у него спросили: "А где же Ваша диссертация?" В ответ услышали: "Стреляет на фронте!"

Реактивная получила официальное название «БМ-13», а в народе ее стали называли «Катюшей».

Преподаватель математики:   

В годы Великой Отечественной войны Сергей Алексеевич Христианович вместе с коллегами чрезвычайно важную работу по увеличению кучности снарядов «Катюш».

Решение было найдено: сверление боковых отверстий в корпусе снаряда, отводивших часть пороховых газов, приводило к закрутке снарядов в полете, что значительно повысило кучность.

Преподаватель истории:   

Идет жестокая война. Фронту требуется увеличения эффективности огня артиллерии, повышения точности стрельбы оружия, это очень важная проблема.

Преподаватель математики:    

Добровольцем пошел в армию профессор Алексей Андреевич Ляпунов и, как и многие мехматовцы, стал артиллерийским офицером. Он не только храбро воевал, но и внес много ценного в правила стрельбы, используя свой опыт математика, которому свойственно искать самые лучшие решения. Его предложения позволили увеличить эффективность стрельбы.

Эту же проблему решал и академик Андрей Николаевич Колмогоров. Используя свои работы в области теории вероятностей, он дал определение наиболее выгодного рассеяния артиллерийских снарядов.

Математическая суть проблемы состоит в следующем. При стрельбе по некоторой цели А, находящейся на земной поверхности, снаряды не попадают, вообще говоря, точно в точку прицеливания, а рассеиваются (см. рис. 1).

Появляется задача определения вероятности и или иного уклонения снаряда от центра цели.

Возникла идея за счет искусственного рассеивания увеличить вероятность попадания в цель при торпедном залпе.

Андрею Николаевичу Колмогорову удалось найти полное решение задачи и довести его до практического использования.  Позднее его выводы были перенесены и на проблемы, связанные со стрельбой зенитной артиллерии по самолетам.      

Полученные им результаты, в значительной степени, помогли повысить точность стрельбы и тем самым усилить мощь и действия артиллерии, которую справедливо называли «богом войны»

Ученые-математики помогли рассчитать, сколько нужно сделать одновременных выстрелов по самолетам противника для того, чтобы иметь наибольшую вероятность попадания.

Во всем этом огромная заслуга математической, школы академика Колмогорова.

Преподаватель истории:   

Во время Великой Отечественной войны появилась и такая важная проблема, как обеспечение кучности стрельбы и устойчивости снарядов при полете.

Преподаватель математики:   

Эту сложную математическую задачу решил член-корреспондент АН СССР Николай Гурьевич Четаев. Он рассчитал наиболее выгодную крутизну нарезки стволов орудий, что позволило обеспечить максимальную кучность боя и то, что снаряд не переворачивается при полете.

Также возникла задача о максимальной дальности полета снаряда. Было доказано, что линией траектории снаряда является парабола, а на дальность полёта влияет лишь угол стрельбы  α. Угол наибольшей дальности полёта снаряда равен 45°.

Задача о параболе безопасности.

Было выведено уравнение семейства парабол и параболы безопасности.   Параболы этого семейства касаются одной параболы. Она называется параболой безопасности.

 Выше неё самолетам летать безопасно (снаряды, выпущенные под любым углом из пушки, поднимутся не выше вершины параболы безопасности).

Сергей Владимирович Бахвалов разработал прибор управления артиллерийским зенитным огнём.

Преподаватель истории:   

4. Наука – военному производству.

Военные действия невозможны без патронов, снарядов, бомб, мин и т. д. причем все это необходимо в огромных количествах. И перед промышленностью уже в первые дни войны со всей остротой возникла новая проблема: проверка качества больших количеств однородных изделий, поскольку прошла массовая мобилизация и квалифицированные рабочие стали солдатами. Им на смену пришли женщины и подростки без квалификации и рабочего опыта. 

Некачественный патрон мог испортить ружье и принести вред стрелявшему, плохо сделанный снаряд разрывал пушку. Но проверка нередко требует намного больше того времени, что уходит на его изготовление.

Преподаватель математики:   

Тогда математики предложили использовать статистический метод контроля, что позволяло при проверке ничтожной доли изделий давать достаточно точные заключения о качестве всей партии.

Через определенное время со станка берутся несколько (скажем, пять) только что изготовленных изделий и замеряются параметры их качества. Если все эти параметры находятся в допустимых пределах, то производственный процесс продолжается, если же хотя бы одно изделие выходит за пределы допуска, то подается сигнал о необходимой переналадке станка или смене режущего инструмента.

Среди математиков, занимавшихся этим вопросом, был Андрей Николаевич Колмогоров и его ученик Борис Владимирович Гнеденко.

Благодаря новаторским расчетам математиков в СССР была сделана лучшая в мире каска с очень сложной кривизной поверхности, обеспечившей ее наилучшую отражательную способность.

Преподаватель истории:   

5. Наука – блокадному Ленинграду.

Разработана уникальная идея по построению дороги по льду Ладожского озера - так называемой «Дороги Жизни». В ноябре 1941 года озеро замерзло. По нему было прекращено движение судов. Наши отважные воины проложили по льду озера дорогу для автомашин. «Дорогой Жизни» была названа людьми этот опасный путь, по которому в любой период дня и ночи шли автомашины в осажденный фашистами Ленинград. Не для кого не секрет, что где-то лед и не выдерживал, машины проваливались под лед.

Преподаватель математики:   

И тут весомое слово сказали и пришли на помощь воинам, и простым людям физики и математики.

Учеными было изучено свойства ледяного покрова, грузоподъемность, его вязкость и были установлены правила движения колонн машин по льду, благодаря которым дорога смогла работать без аварий.

А уже в конце 1942 г., когда была начата подготовка к прорыву блокады, они подсчитали, какой режим движения танков может выдержать лед. На лед выходили целые танковые части.

В блокадном Ленинграде ученые успешно решили задачи огромной сложности и создали Большой астрономический ежегодник на 1943, 1944 и 1945 годы. Это исключительно важное пособие для авиации, флота и артиллерии. Об условиях, в которых ученые создавали свой труд, говорит тот факт, что треть сотрудников, работавших над ним, погибла.

Преподаватель истории:   

Заключение.

Победа над фашистскими захватчиками была во многом достигнута благодаря развитию науки, разработке и созданию новых совершенных технологий.

Наши ученые сделали существенный вклад в решение таких оборонных, и не только, проблем, как:

- более совершенных оптических приборов для авиации, артиллерии, танков и подводных лодок,

- создание новых взрывчатых веществ и бронебойных снарядов,

- высокопрочной брони для танков,

- усовершенствование радиоаппаратуры и радиолокационных устройств,

- увеличение скорости и дальности полета самолетов,

- новые способы получения горючего и пластмасс и т.д.

Литература:

1. Официальная символика 75-й годовщины Победы в Великой Отечественной войне 1941–1945 годов [Электронный ресурс] /. — Электрон. текстовые дан. — Режим доступа: https://www.mintrans.ru/documents/7/10027?type=0, свободный
2. Малькова Е. Ю., Фомичёва И. Б. Математики в годы Великой Отечественной войны // Молодой ученый. — 2015. — №18. — С. 474-477. — URL https://moluch.ru/archive/98/22021/ (дата обращения: 16.02.2020).
3. Великая Отечественная война 1941-1945: энциклопедия /Гл. ред. М. М. Козлов. Редколлегия: Ю. Я. Барабаш, П. А. Жилин (зам. гл. ред.), В. И. Канатов (отв. секретарь) и др. — Москва: Сов. энциклопедия, 1985. — 832с.
4. Второй поход Гитлера против Советского Союза. Стратегические концепции и историческое значение. / Вторая мировая война. Дискуссии. Основные тенденции. Результаты исследований /Вегнер В.; Под ред. В. Михалки. — Москва: Сов. энциклопедия, 1996. — 523с.
5. Великая Отечественная война 1941—1945 годов. В 12 т. Т. 12. Итоги и уроки войны /Под ред. В. Михалки. — Москва: Кучково поле, 2015. — 864с.
6. Великая Отечественная война 1941—1945: энциклопедия /Гл. ред. М. М. Козлов. — Москва: Советская энциклопедия, 1985. — 832с.