30 січня 2014 року всі охочі здобувати вищу освіту на механіко-математичному факультеті Університету та ті, хто ще не визначився, зібралися на публічну лекцію за темою «Механіка – частина фізико-математичного природознавства». Цей захід зорганізувало підготовче відділення та провідні науковці профільного факультету, знані в Україні та далеко за її межами, завідувач кафедри теоретичної та прикладної механіки, професор, доктор фізико-математичних наук Жук Ярослав Олександрович та завідувач кафедри механіки суцільних середовищ, професор, доктор технічних наук Лимарченко Олег Степанович.
До цього профорієнтаційного заходу було залучено не тільки слухачів нашого підрозділу, а й старшокласників спеціалізованих загальноосвітніх закладів Києва, як-от: Русанівського ліцею, ліцею «Голосіївський», ліцеїв №№ 145 та 198, Фізико-математичного, а також студентів Коледжу геологорозвідувальних технологій. Цей науковий захід зібрав близько 40 зацікавлених школярів та їхніх викладачів (а це незважаючи на лютий мороз та скасування навчання в школах Києва!).
Публічна лекція, як зазначали вельмишановні доповідачі, мала оглядовий характер. Що таке механіка? Чому цю природничу науку вивчають на механіко-математичних факультетах вищих навчальних закладів? Що спільного мають механіка й фізика? Що механіку відрізняє від математики? Який предмет дослідження загальної механіки, механіки суцільних середовищ, прикладної механіки? На ці та інші питання можна було одержати відповіді під час лекції. А під час експериментів, які демонстрували високо кваліфіковані лаборанти в спеціально обладнаних дослідницьких лабораторіях факультету, можна було спостерігати за певними процесами, як: коливанням двох зв’язаних маятників, резонансними коливаннями алмазної дискової пилки, утворенням кільцевих структур і вихрових зон в гранульованих середовищах в горизонтальних циліндрах, що обертаються тощо; а також за функціонуванням таких приладів, як: ультразвуковими вібродвигунами сухого тертя, дзеркалами з високомодульних матеріалів для адаптивної оптики і надпотужних лазерів, скануючим тунельним і атомно-силовим мікроскопами та мікронаноіндентором з алмазною напівпровідниковою пірамідкою, а також інклінометром.
Від такої вражаючої сили демонстрації були в захваті не тільки «ботани»-природничники, а й деякі філологіні, які не залишилися осторонь від цієї події.
Сподіваємося, що і цікава лекція, і демонстрація експериментів нікого з присутніх не залишили байдужим, а механіко-математичний факультет прийме на навчання в 2014 році вмотивованого та здібного студента!
Текст: Олена Сапожнікова
Фото: Олеся Заболотна
Проф. Жук Я.О.:
Стислий зміст відкритої лекції на тему: «Механіка – частина фізико-математичного природознавства»
Лекція складалась з двох частин: теоретичної та практичної.
В теоретичній частині спочатку подано інформацію про історичне походження самої назви науки «механіка», про діяльність людей, яка поклала початок розвитку механіки. Дано сучасне означення науки механіки – науки про механічний рух та рівновагу матеріальних тіл і взаємодію, що виникає при цьому між тілами. Проведено аналіз цього означення.
Наведено означення механіки, яке дав Ньютон. Відзначено поділ механіки на «практичну» і «раціональну».
Визначені межі застосування сучасної механіки, окреслене коло питань і задач, які є предметом дослідження в механіці.
Наведено схему загального процесу пізнання, яка є характерною для фізико-математичних наук. Підкреслено роль експерименту, фізичної та математичної моделей, фізичних та математичних методів дослідження. Вказано на різницю математичних, фізичних та механічних підходів. Показано, що механіка не перестала бути основою пізнання багатьох явищ природи та теоретичною базою техніки, оскільки майже немає таких явищ природи, які могли б бути зрозумілими без з’ясування їх механічного боку, і жоден витвір техніки не є можливим без використання законів механіки.
Підкреслено, що за три століття, які відділяють нас від епохи Ньютона, збереглась головна задача фізико-математичних наук – пояснення і точне описання явищ природи, проте надзвичайно зросла продуктивна роль науки і, зокрема, механіки. За способом збагаченням новим фактичним матеріалом сучасна механіка може вважатись складовою частиною фізики. Проте найчастіше ці дві науки розглядають як суміжні області природознавства.
Особливістю механіки у порівнянні з багатьма розділами фізики є можливість її викладу дедуктивним методом. Це зближує механіку з мате-матичними науками.
Подано інформацію про еволюцію основних понять механіки протягом її розвитку, роль математичних методів у розвитку механіки і взаємний вплив математики і механіки.
Проведено аналіз основних моделей механіки, виходячи із масштабів об’єктів дослідження. Наведено наступну класифікацію напрямків у механіці:
за виглядом фізичних моделей:
*Механіка абсолютно твердого тіла;
*Механіка рідини газу і плазми;
*Механіка деформівного твердого тіла;
по застосовуваних методах:
*Аналітична механіка;
*Обчислювальна механіка;
*Експериментальна механіка;
*Комп’ютерна механіка;
за напрямками практичної діяльності людини:
*Механіка космічного польоту;
*Будівельна механіка;
*Механіка композиційних матеріалів;
*Гірнича механіка;
*Будівельна механіка літака і корабля;
*Біомеханіка;
*Механіка людини;
*Небесна механіка;
*Наномеханіка.
На прикладі механіки деформівного тіла продемонстрована наступна класифікація:
- За типом механічних моделей:
*Теорія пружності
*Теорія пластичності
*Теорія повзучості
*Теорія втоми
2. За характером досліджуваних механічних явищ:
*Статика
*Динаміка
*Стійкість
*Руйнування
3. Механіка зв’язаних полів у матеріалах і елементах конструкцій
Напрямки, що розвивались найбільш активно протягом ХХ століття:
*Обчислювальна механіка
*Механіка космічного польоту
*Механіка зв’язаних полів в матеріалах і елементах конструкцій
*Механіка композиційних матеріалів
*Механіка руйнування
*Біомеханіка
*Наномеханіка
*Комп’ютерна механіка
Продемонстровано декілька прикладів розв’язання прикладних задач із застосуванням комп’ютера.
Особливу увагу було приділено проблемам і напрямкам механіки, в яких Україна посідає провідне місце у світі: літакобудуванню, ракетобудуванню, розробкам військово-промислового комплексу.
Протягом лекції спеціальну увагу було приділено питанням можливого працевлаштування студентів-механіків після закінчення навчання в університеті.
Друга (практична) частина лекції була присвячена демонстрації експериментів і дослідів, які проводились на базі лабораторії механіки спряжених хвильових полів:
- Параметричні коливання двох зв’язаних маятників.
- Резонансні коливання алмазної дискової пилки – модовий аналіз і фігури Хладні для оцінки анізотропії і дебалансу.
- Ультразвукові вібро двигуни сухого тертя на прикладі довгої пружної смуги зі скла, що збуджується п’єзокерамічним елементом.
- Резонансний метод визначення пружних властивостей гірських порід продуктивних пластів нафтогазових свердловин на прикладі кернового матеріалу у вигляді циліндричних зразків.
- Циклічні коливання маятників з симетричними масами, що обертаються (світлодіодні ефекти в експерименті та порівняння з математичним моделюавнням на комп’ютері).
- Дзеркала з високомодульних матеріалів (SiC) для адаптивної оптики і надпотужних лазерів – оцінка розмірної стабільності, дефектності та міцності.
- Скануючий тунельний і атомно-силовий мікроскопи і мікронаноіндентори з алмазною напівпровідниковою пірамідкою для визначення пружно-пластичних властивостей тонких приповерхневих шарів та плівок.
- Геонавігаційна система для проводки горизонтальних ділянок нафтогазових свердловин з безкабельним електромагнітним каналом зв’язку (інклінометрія в процесі буріння).
- Демонстрація утворення кільцевих структур і вихорових зон в гранульованих середовищах в горизонтальних циліндрах, що обертаються (сегрегація сипучих матеріалів).
«Своє майбутнє ми визначаємо задовго до останнього шкільного дзвоника. Як правило, ми радимося з батьками, учителями, знайомими, друзями, вивчаємо довідники, намагаємося все врахувати, але звідки ж тоді беруться молоді люди, для яких обрана професія стає тимчасовою? Що їх об’єднує? Тільки одне – при виборі професії вони не враховують реальних потреб ринку праці й здобувають професію, яка не користується попитом серед роботодавців, а значить, помилково планують своє життя. Для того щоб випускники не припускалися такої серйозної помилки у виборі й мали максимум корисної інформації про світ професій, ми запросили для презентацій різноманітних професій представників різних навчальних закладів», – такими словами розпочав роботу ярмарку М.П. Кондратюк, представник відділу освіти Володарської районної державної адміністрації.
