Математика в годы Великой Отечественной войны
Разнообразие и сложность военной техники, применявшейся во времена Второй мировой войны, принципы математических расчетов для ее изготовления. Статистический контроль в военном производстве. Бахвалов как автор теории управления артиллерийским огнем.
Рубрика | Математика |
Вид | контрольная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 02.06.2015 |
Размер файла | 28,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Введение
Прошло 70 лет со дня победы советского народа в Великой Отечественной Войне. Неисчислимые жертвы понесла страна во имя независимости, свободы и общественных идеалов; миллионы погибших и раненных, страдания от голода, тысячи разрушенных городов и деревень, сотни тысяч угнанных на фашистскую каторгу. Несмотря ни на что советский народ выстоял и победил. С первых дней войны математики принимали участие в защите страны: призывались в армию, записывались в народное ополчение, шли на фронт добровольцами. В самые тяжелые дни страны они показали себя верными сыновьями Родины, способными на самопожертвование и готовыми отдать жизнь во имя свободы Отчизны. И действительно, многие из тех, кто ушел на фронт, не возвратились и не приступили к своей любимой работе. Среди погибших было много талантливых математиков, подававших большие надежды, способных внести большой вклад в прогресс наших знаний. Мы должны преклонятся перед выдержкой, самоотверженностью и верностью Отчизне, которую проявляли математики - воины. Однако нельзя забывать и о другом вкладе математиков в победу советского народа над сильным и коварным врагом. Этот вклад состоит в том в использовании тех специфических знаний и умений, которыми обладают математики. Значение этого фактора особенно важно в наши дни, когда война стала, в первую очередь, соревнование разума, изобретательности и точного расчета. Дело в том, что для военных действий, привлекаются все достижения естествознаний, а вместе с ними и математика во всех ее проявлениях. Создание атомного и ракетного оружия потребовало не только использования физических законов, но и обширных математических расчетов, создания новых математических моделей и даже новых ветвей математики. Без таких предварительных математических исследований не создается ни одна техническая система и чем она сложнее, тем разнообразнее и шире ее математический аппарат. Для примера, крейсер представляет собой такую сложную техническую систему. Прежде чем начать его постройку, необходимо выявить геометрические обводы корпуса судна, чтобы при движении не создавались дополнительные сопротивления и чтобы одновременно он был послушен управляющим воздействием руля. Предварительно необходимо обеспечить живучесть корабля, надежность его управления, рассчитать влияние на остойчивость расположения различного род масс - машин, орудий, торпедных аппаратов и пр. Но и этого мало - требуется обеспечить связь со всеми боевыми единицами корабля, то есть создать эффективную систему управления кораблем и его оружием. Я перечислила лишь ничтожную долю тех задач, которые должен решить математик, прежде чем корабль можно начать строить. Но серьезные задачи необходимо решать и в период его эксплуатации - штурманские расчеты, расчеты стрельб и т.д.
1. Совершенствование военной техники
В период Великой Отечественной войны техника была разнообразной и сложной.
Она также требовала широкого использования математических расчетов для ее изготовления и эксплуатации. Увеличение спорости полета самолетов требовало не только повышения мощности двигателей, но и выбора оптимального профиля фюзеляжа и крыльев, а также решения многих других вопросов.
В России над этими вопросами еще с прошлого века работал ряд ученых и е первую очередь Н.Е. Жуковский (1847-1921), названный В.И. Лениным отцом русской авиации. Он закономерно считается основоположником новой математической науки - аэродинамики, в которой ему удалось создать ряд сильных методов исследования и решить многочисленные актуальные задачи, основать большую научную школу, состоящую из ближайших учеников по университету и старейшему высшему техническому заведению Москвы - Московскому высшему техническому училищу. Жуковский заложил основы Военно-воздушной академии, получившей впоследствии его имя, а также Центральный аэрогидродинамический институт. Это научное учреждение долгие годы работало под руководством одного из ближайших учеников и сотрудников Н.Е. Жуковского - С.А. Чаплыгина (1869-1942) и объединили многих выдающихся исследователей - М.В. Келдыша (1911-1978). В.В. Голубева (1884-1954), М.А. Лаврентьева (1900-1980) и др. Теоретический отдел разрабатывал многие важные проблемы, в том числе и для военной авиации.
Многие из этих разработок пригодились и были широко использованы для создания новых систем истребителей, штурмовиков и бомбардировщиков, обладавших повышенной маневренностью, скоростью, надежностью.
Большое значение получили теории двух явлений - штопора и шимми (илифлаттер), представлявших в ту пору основную опасность для авиаторов. Как правило, самолет, попавший в состояние штопора или шимми (особые вибрации самолета, приводившие к его разрушению) уже не могли из него выйти. Теорию этих явлений создал М.В. Келдыш (впоследствии президент Академии наук СССР, главный теоретик космонавтики). Однако он пошел дальше и на основании теории сделал заключения о том, как устранять эти явления. В результате практика полетов получила надежное средство для борьбы с шимми и штопором и за все время войны практически не было в нашей авиации гибели самолетов и летчиков по этим причинам. Переоценить результаты этих исследовании невозможно, поскольку они помогли не только сохранить жизнь летчиков и самолеты, но и позволили летать на больших скоростях.
Теория стрельбы
Традиционная область деятельности ученых нашей страны - исследование артиллерийских систем.
Этим занимались М.В. Остроградский (1801-1862) и П.Л. Чебышёв (1821-1894), и последующие поколения ученых. Проблемы пристрелки, разработанные еще в XIX веке в связи с появлением новых типов артиллерии потребовали в период Великой Отечественной войны дополнительных исследований и составления таблиц. Стрельба с самолета по самолету и по наземным целям также привела к математическим задачам, которые нужно было срочно решить. Ими занимались упорно как специалисты в области артиллерии, так и математики. Проблемы бомбометания привели к необходимости составления таблиц, позволяющих находить оптимальное время для сброса бомб на цель, область, которую накроет бомбовой удар. Такие таблицы были составлены еще до начала войны, но для самолетов, обладающих большими скоростями. Во время войны выявилась полезная возможность использования тихоходных учебных самолетов для ночных бомбежек. Были созданы специальные полки ночных бомбардировщиков, но для них не было своевременно создано таблиц бомбометания. Возникла срочная задача производства соответствующих расчетов. Таблицы были созданы и они оказали несомненную помощь нашим летчикам и летчицам.
Интересная задача возникла у моряков в связи с желанием увеличить вероятность попадания в цель при торпедном залпе. Возникла идея за счет искусственного рассеивания увеличить эту вероятность. Этой задачей занялся один из крупнейших нищих математиков академия А.Н. Колмогоров. Ему удалось найти полное решение задачи и довести его до практического использования.
Несомненно, что какую-то долю успехов наших моряков следует отнести и на счет этой решенной Колмогоровым задачи. Позднее его выводы были перенесены и на проблемы, связанные со стрельбой зенитной артиллерии по самолетам. Вообще нужно сказать, что актуальная математическая задача, решенная в одной практической ситуации, очень быстро находит и другие применения, порой очень далекие от первоначального направления исследований.
2. Статистический контроль в военном производстве
Имеется еще один аспект работы советских математиков на помощь фронту, о котором нельзя умалчивать - это работа по организации производственного процесса, направленная на повышение производительности труда и на улучшение качества продукции. Здесь они столкнулись с огромным числом проблем, которые по самому их существу нуждались в математических методах и в усилиях математиков. Я затрону здесь лишь одну проблему, получившую наименование контроля качества массовой промышленной продукции и управления качеством в процессе производства. Эта проблема со всей остротой возникла перед промышленностью уже в первые дни войны, поскольку прошла массовая мобилизация и квалифицированные рабочие стали солдатами. Им на смену пришли женщины и подростки без квалификации и рабочего опыта.
Был такой случай: молодому человеку пришлось быть на одном из приборостроительных заводов в Свердловске. Он изготовлял крайне необходимые приборы для авиации и артиллерии. У станков он увидел практически только подростков 13 - 15 лет.
Увидел и также огромные кучи бракованных деталей. Сопровождавший его мастер пояснил, что эти детали выходят за пределы допуска и поэтому непригодны для сборки. А вот если бы удилось собрать из этих «запоротых» деталей пригодные приборы, мы бы смогли сразу ate удовлетворить потребности на месяц вперед.
Слова мастера не давали ему покоя. В результате общения с инженерами завода родилась мысль разбить детали на 6 групп по размерам, которые уже было бы возможно сопрягать между собой. В шестую группу входили детали совершенно непригодные для сборки. Исследования показали, что так собранные приборы оказались вполне пригодными для дела. Они обладали одним недостатком: если какая-либо деталь выходила из строя, то ее можно было заменять лишь деталью той же группы, из деталей которой собран прибор. Но в ту пору и для тех целей, для которых были предназначены приборы, можно было обойтись заменой приборов, а не деталей. Им удалось успешно использовать завалы» испорченных подростками деталей.
Задача контроля качества изготовленной продукции состоит в следующем. Пусть изготовлено N изделии, они должны удовлетворять некоторым требованиям.
Скажем, снаряды должны быть определенного диаметра, не выходящего за пределы отрезка [D1, D2], иначе они будут непригодны для стрельбы. Они должны обладать определенной кучностью при стрельбе, иначе будут затруднения при стрельбе по цели. И если с первой задачей справиться легко - нужно замерить диаметры изготовленных снарядов и отобрать те из них, которые не удовлетворяют требованиям, то с другим требованием положение значительно сложнее. Действительно, чтобы проверить кучность стрельбы, необходимо провести стрельбы. А что же останется после испытаний? Испытания нужно произвести так, чтобы подавляющая часть продукции осталась пригодной для дальнейшего использования. Они столкнулись с основным требованием; по испытанию малой части изделий научиться судить о качестве всей партии. Методы, которые были для этой цели предложены, получили название статистических. Их теория берет свое начало с одной работы 1848 года академика М.В. Остроградского. Позднее этой задачей занимались профессор В.И. Романовский (1879-1954) в Ташкенте и его ученики. Во время войны их совершенствованием нанялся А.Н. Колмогоров и его ученики.
Задача, о которой только что было рассказано, обладает одним дефектом в самой ее постановке: партия продукции уже изготовлена и нужно сказать, можно ее принять или же следует ее отвергнуть? Но, спрашивается, зачем же изготовлять партию, чтобы ее затем браковать? Нельзя ли так организовать производственный процесс, чтобы уже при изготовлении поставить заслон для изготовления некачественной продукции? Такие методы были предложены и получили название статистических методов тенящего контроля. Время oт времени со станка берутся несколько (скажем пять) только что наготовленных 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 о смене режущего инструмента. Какое отклонение параметра от номинала допустимо, чтобы вся партия была изготовлена качественно? Это требует специальных расчетов.
После окончания войны выяснилось, что аналогичные исследования проводили математики США, Они подсчитали, что результаты их работы принесли за годы войны стране миллиардную экономию. То же самое можно сказать и о работах советских математиков и инженеров.
3. Личность и математика
бахвалов артиллерийский математический статистический
Профессор С.В. Бахвалов, известный геометр, разработал теорию управления артиллерийским огнем.
Н.Е. Кочин академик мехмата МГУ дал практическое решение задачи по теории полетов самолетов на малой высоте.
В начале войны молодые ученые мехмата А.А. Космодемьянский и Л.П. Смирнов выполнили исследования, имеющие непосредственное отношение к первым образцам пороховых ракет, получивших название «катюш».
Видная роль в деле обороны нашей Родины принадлежит выдающемуся математику академику А.Н. Крылову, чьи труды по теории непотопляемости и качки корабля были использованы нашими Военно-Морскими силами. Он создал таблицы непотопляемости, в которых было рассчитано, как повлияет на корабль затопление тех или иных отсеков, какие номера отсеков нужно затопить, чтобы ликвидировать крен.
Лаврентьев Михаил Алексеевич. Математик и механик, академик и вице-президент АН СССР, Герой Социалистического Труда. Создал новые направления в теории функций, и прикладной физике (физике взрыва и импульсивных процессов). В конце войны занимается расчётами водородной бомбы. Задача по борьбе с магнитными минами была поставлена за несколько лет до начала войны в Ленинградском физико-техническом институте. Требовалось «размагнитить» корабли. Это было очень быстро определено.
Анатолий Петрович Александров. Труды одного из ведущих ученых математиков А.П. Александрова позволили разработать методы размагничивания боевых кораблей. Все боевые корабли подвергались в портах «антимагнитной» обработке. Тем самым были спасены многие тысячи жизней наших военных моряков. Для такой работы потребовались знания физиков и математиков, что и предопределило ее успех.
Идет жестокая война
Фронт требует увеличения эффективности огня артиллерии, повышения меткости стрельбы. Важная проблема. Ее успешно решает академик А.Н. Колмоголов. Он выполнил работу о наиболее выгодном рассеивании снарядов при стрельбе по площадям. Эта работа оказала серьезную помощь в повышении эффективности огня советской артиллерии.
Добровольцем ушел на фронт и участвовал в боях выдающийся математик и педагог, член - корреспондент АН А.А. Ляпунов, стал артиллерийским офицером. Он не только храбро воевал, но и вносил много ценного в правила стрельбы.
Вместе с другими слушателями Академии имени Жуковского не раз принимал участие в боевых действиях авиации выдающийся геометр академик АН А.А. Погорелов.
В частях тяжёлой артиллерии на Пулковских высотах воевал выдающийся специалист в области теории чисел, теории вероятностей академик Ю.В. Линник.
Во время боевых операций на Курской дуге было израсходовано несколько миллионов патронов для пулеметов и многие миллионы артиллерийских снарядов. Методы проверки качества боеприпасов были предложены математиком М.В. Остроградским. Активное участие в этой работе принял, академик А.Н. Колмогоров и его ученики.
Большое значение получили теории двух явлений - штопора и шимми (особые вибрации самолета, приводившие к его разрушению). Теорию этих явлений создал М.В. Келдыш (президент Академии наук СССР).
В результате практика полетов получила надежное средство для борьбы с шимми и штопором и за все время войны практически не было в нашей авиации гибели самолетов и летчиков по этим причинам.
Многие из этих разработок пригодились для создания новых систем истребителей, штурмовиков и бомбардировщиков, обладавших повышенной маневренностью, скоростью, надежностью.
В апреле 1942 г. коллектив математиков под руководством академика С.Н. Бернштейна разработал и вычислил таблицы для определения местонахождения судна по радиопеленгам. Таблицы ускоряли штурманские расчеты примерно в 10 раз.
В1942 г. Ленинград оказался в кольце вражеской блокады. В осажденном Ленинграде знаменитый математик Яков Исидорович Перельман сотрудничал со многими изданиями.
Его перу принадлежат более 1000 статей и заметок, 47 научно - популярных и 40 научно - занимательных книг, 18 школьных учебников и учебных пособий.
Перельман написал «Занимательную арифметику» (а также алгебру, геометрию, астрономию и механику).
Все математические исследования в комплексе с достижениями учёных из других областей науки позволили А.С. Яковлеву и С.А. Лавочкину создать грозные истребители, С.В. Илюшину - неуязвимые штурмовики, А.Н. Туполеву, Н.Н. Поликарпову - мощные бомбардировщики, заметно увеличить их скорость.
На основе работ учёных - математиков - проводились важнейшие расчеты на прочность не только самолётов, но и танков, артиллерийских систем. Эти работы имели большое значение и для строительной механики.
В Германии была развёрнута борьба «за чистоту арийской науки». За причастие к связям с русской наукой были отстранении от академической деятельности Р. Куранта, Э. Ландау, Э. Нётер.
Давид Гильберт на вопрос о том, что представляет математика в Германии после того, как она освободилась от еврейского влияния, ответил, что она больше не существует.
Выдающийся немецкий учёный Герман Вейль утверждал, что все успехи немецких исследователей в физике и математике были достигнуты ими благодаря сотрудничеству и обмену идеями с учёными России, взаимному обмену не знающему границ (если исключить годы войны).
Феликс Хаусдорф до 1942 года добился значительных результатов в области математики.
Вывод
В работе я достигла поставленных целей и решила все задачи. До сих пор нет сводного труда, который бы показал, как много математики дали фронту для победы, как их исследования помогали совершенствовать оружие, которое использовали воины в боях. Этот пробел следует восполнить как можно быстрее, поскольку многих из тех, кто это делал, уже нет в живых, поскольку человеческая память несовершенна и многое забывается. А нам никак нельзя забывать о том, что подвиг народа в Великой Отечественной войне не ограничивается только славными делами фронтовиков, что основы победы ковались и в тылу, где руками рабочих и их разумом, руками и разумом инженеров и ученых создавалась и совершенствовалась военная техника. Нельзя нам забывать и того, что по многим параметрам к концу войны наши танки, самолеты, артиллерийские орудия стали совершеннее тех, которые противопоставлял нам враг. Нельзя забывать, что в конце войны мы вынуждены, были вплотную заняться созданием собственного атомного оружия, а для этого пришлось объединить интеллектуальные усилия физиков, химиков, технологов, математиков, металлургов и самостоятельно пройти тот путь, который уже был пройден США и их западными союзниками. Мы его прошли сами, тогда как в США работали лучшие ученые со всей Европы - Англии, Франции, Италии, Дании, Германии (эмигранты), Польши, Венгрии и, конечно, самих Соединенных Штатов Америки, со времени Победы прошло 70 лет. Советские математики многое дали восстановлению и развитию народного хозяйства, а также прогресс у теоретической математики. Если бы наши танки имели меньшую скорость, чем немецкие;
- если бы наши самолеты не были лучше, чем немецкие;
- если бы наши люди были не самоотверженные, умные, ловкие, сильные, то вряд ли мы победили в этой войне, то вряд ли мы жили с вами на этой счастливой земле.
Наши ученые приближали Победу своим умом, талантом, самоотверженным трудом.
К сожалению, и теперь положение в мире таково, что страну, а имеете с ней и математики, вынуждены уделять внимание разработке проблем обороны. Однако это не самоцель, а вынужденная необходимость. Каждый же из нас мечтает о том времени, когда человечество забудет о войнах и о подготовке к ним.
Список использованных источников
1. Гнеденко Б.В. Математика и оборона страны, - М.: 1978
2. Б.В. Гнеденко Математика и контроль качества продукции М.: Знание, 1984
3. Левшин Б.В. Советская наука в годы Великой Отечественной Войны - М: Наука, 1983
4. Интернет ресурсы
5. Энциклопедия для детей. Том 11 «Математика». М.Д. Аксенова. Издательство: «Аванта +», 1998.
6. Энциклопедический словарь юного математика для среднего и старшего школьного возраста. Савин А.П. Издательство: «Педагогика», 1989.
7. Современная иллюстрированная энциклопедия «Математиков и информатиков». А.П. Горкин., Издательство: «РОСМЕН», 2007.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Значение понятия математика. Ее роль в науке. Математика как наука основанная на разнообразие математических моделей, задачей которых является отображение реальных событий и явлений. Особенности математического языка. Известные высказывания о математике.
реферат [21,7 K], добавлен 07.05.2013Содержание математики как системы математических моделей и инструментов для их создания. Возникновение "теории идей". Натуральные числа, множество целых чисел, рациональное число, вещественное или действительное число. Существующая теория чисел.
реферат [81,7 K], добавлен 13.01.2011Высшая математика в профессиональной деятельности военного юриста. Теоретические аспекты применения методов высшей математики в военной юриспруденции, практическое использование методик. Разделы высшей математики, использующиеся в военной юриспруденции.
реферат [20,6 K], добавлен 28.02.2009Как высшая математика разрешает философские парадоксы. Математика в апориях Зенона. Точная математическая формулировка интуитивного физического или метафизического понятия непрерывного движения. Попытки избавления от допущений в математических выкладках.
реферат [320,7 K], добавлен 05.01.2013Детство и отрочество Андрея Колмогорова - советского математика, одного из основоположников современной теории вероятностей. Студенческие годы А.Н. Колмогорова, его становление в науке. Научная и педагогическая деятельность ученого, признание заслуг.
реферат [862,6 K], добавлен 17.03.2014Леонард Эйлер — швейцарский, немецкий и российский математик; биография, вклад в развитие механики, физики, астрономии; автор исследований по математическому анализу, дифференциальной геометрии, приближённым вычислениям, кораблестроению, теории музыки.
реферат [27,2 K], добавлен 22.12.2011Граф как множество вершин (узлов), соединённых рёбрами, способы и сфера их применения. Специфика теории графов как раздела дискретной математики. Основные способы преобразования графов, их особенности и использование для решения математических задач.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 18.01.2013Лекция по предмету "математика" в военном училище. Исторические сведения и построение курса математики для военных. Описание построения прямоугольной системы координат. Полярные координаты и их связь с прямоугольными.
лекция [36,7 K], добавлен 02.06.2008Краткие биографические сведения и характеристика творчества В.Я. Буняковского - знаменитого русского математика. Исследования Буняковского в области теории чисел. Работы по геометрии и прикладным вопросам. Научное наследство великого математика.
реферат [25,8 K], добавлен 29.05.2010Определение зависимости между танцем и математикой на примере изучения белорусских народных танцев. Анализ математических составляющих танца. Ознакомление с особенностями использования геометрических фигур в постановке национальных белорусских танцев.
контрольная работа [994,7 K], добавлен 15.09.2019Применение математических и статистических методов в процессе бурения. Нахождение среднеарифметической выборки, среднеквадратического отклонения, дисперсии, корреляции. Оценка влияния двух реагентов на предельное напряжение сдвига бурового раствора.
курсовая работа [378,6 K], добавлен 05.12.2011Преподавательская работа швейцарского математика Габриэля Крамера, введение в анализ алгебраических кривых. Система произвольного количества линейных уравнений с квадратной матрицей Крамера. Классификация и порядок математических и алгебраических кривых.
реферат [47,6 K], добавлен 17.05.2011Анализ роли математики в оценке количественных и пространственных взаимоотношений объектов реального мира. Трактовка и обоснование математических теорем Ферма, Ролля, Лагранжа, Коши и Лопиталя. Обзор биографии, деятельности и трудов великих математиков.
курсовая работа [467,9 K], добавлен 08.04.2013Роль математики в современном мире. Основные этапы развития математики. Аксиоматический метод построения научной теории. Начала Евклида как образец аксиоматического построения научной теории. История создания неевклидовой геометрии. Стили мышления.
реферат [25,8 K], добавлен 08.02.2009Некоторые математические вопросы теории обслуживания сложных систем. Организация обслуживания при ограниченной информации о надёжности системы. Алгоритмы безотказной работы системы и нахождение времени плановой предупредительной профилактики систем.
реферат [1,4 M], добавлен 19.06.2008Биография и творческий путь Гнеденко - советского математика, специалиста по математической статистике. Выявление его вклада в развитие теории вероятностей. Описание статистических методов управления качеством. Суммирование независимых случайных величин.
курсовая работа [27,5 K], добавлен 10.01.2015Развитие математики как теории в школе Пифагора. Планиметрия прямолинейных фигур. Стереометрия, теория арифметической и геометрической пропорций. Открытие несоизмеримых величин. Бесконечность как математическая категория. Период академии, фаза упадка.
реферат [24,5 K], добавлен 29.03.2010Задачи на элементы теории вероятности и математической статистики. Решение систем линейных уравнений методом Крамера; методом Гаусса. Закон распределения дискретной случайной величены. Построение выпуклого многоугольника, заданного системой неравенств.
контрольная работа [96,1 K], добавлен 12.09.2008Студенческие годы Н.И. Лобачевского. Первые годы преподавательской деятельности. Организация печатного университетского органа. История открытия неевклидовой геометрии. Признание геометрии Н.И. Лобачевского и ее применение в математике и физике.
дипломная работа [4,4 M], добавлен 05.03.2011Метод эксплуатации авиационной техники по состоянию; управление техническим состоянием с использованием априорной и апостериорной информации. Оценка эффективности технических систем методом статистического моделирования (алгоритм векторного управления).
реферат [3,3 M], добавлен 17.12.2010