День открытых дверей

В последнюю субботу марта в Институте механики прошел традиционный день открытых дверей. В этот день для школьников, учеников выпускных и не только выпускных классов, для родителей будущих абитуриентов была организована экскурсия по циклам, объединяющим лаборатории Института. Ведущие сотрудники лабораторий подробно рассказали о научных направлениях, развиваемых в Институте, об имеющемся, во многом уникальном, оборудовании и о высококлассных специалистах, о славном прошлом Института и о перспективах его развития. Продолжительность экскурсии для одной группы составила 4 часа. Руководство мероприятием осуществлял М.П. Фалунин, председатель учебной комиссии Института.

Начало дня открытых дверей. Вступительное слово одного из старейших сотрудников Института М.П.Фалунина

Выпускники средних школ, проявляющие интерес к изучению математики, при поступлении на механико-математический факультет МГУ из двух отделений обычно выбирают отделение "математика". Это обстоятельство объясняется главным образом тем, что абитуриенты плохо представляют особенности отделения "механика". Сложность выбора абитуриентами специальности "механика" усугубляется тем, что со словом "механика" связывается много различных понятий, соответствующих различным специальностям, С проблемами механики приходится встречаться в машиностроении, в космической технике, в медицине, во многих других областях. При этом характер и уровень подготовки специалистов для решения механических проблем в разных областях науки и техники различаются очень сильно.

Студенты-механики изучают законы механического движения, которое представляет собой перемещение различных объектов в пространстве. Механика занимается особенностями этого движения, исследует законы взаимодействия тел и их частиц, изучает силы, возникающие в результате этого взаимодействия, и реакции тел на действующие силы. Многие достижения физики, химии, биологии и других наук входят в технику, в нашу жизнь именно с помощью механики.

Науку "механика" можно условно разделить на три основных раздела: теоретическую и прикладную механику, механику жидкости и газа и механику твердого деформируемого тела. Теоретическое изучение основ механики на механико-математическом факультете дополняется экспериментально-теоретическими исследованиями различных процессов в лабораториях Института механики МГУ.

Цикл теоретической и прикладной механики

Цикл объединяет три лаборатории Института (лабораторию общей механики, лабораторию навигации и управления движением, лабораторию механики и электроники) и активно сотрудничает с кафедрой прикладной механики и управления и кафедрой теоретической механики и мехатроники механико-математического факультета МГУ.

К задачам, рассматриваемым циклом общей механики, относятся классические задачи небесной механики, занимавшие умы еще Ньютона и Кеплера, например, движение планет; современные задачи: расчеты траекторий движения космических кораблей, новых искусственных спутников Земли, создания околоземных научных космических станций, полеты на Марс, Венеру, другие планеты; задачи движения, устойчивости и управления для сложных механических систем; интеллектуальное управление робототехническими системами, включая шагающие машины и мобильные роботы; динамика тел в сопротивляющейся среде; моделирование взаимодействия твердых тел с жидкостью и газом.

В лаборатории мехатроники.

Первый запуск своими руками.

Дистанционное управление.

В.М. Буданов рассказывает о принципе управления шагающим роботом (шестиногий шагающий аппарат).

Эта машина - один из первых полностью адаптивных шагающих аппаратов в мире. Она была разработана и изготовлена более двадцати лет назад, чтобы изучить принципы ходьбы, исследовать и экспериментально проверить алгоритмы управления для такой сложной механической системы.

Аппарат имеет жесткий корпус с шестью идентичными ногами. Каждая нога имеет три управляемых степени свободы с двигателями постоянного тока и пассивную стопу. Каждая нога оборудована тремя датчиками межзвенных углов, контактным датчиком стопы и трехкомпонентным силовым датчиком. Имеется также гироскопический маятник для контроля наклонов корпуса аппарата по отношению к горизонтальной плоскости. Вес машины - приблизительно 16 кг, полезный груз 10 кг, скорость 1-2 м/мин.

Оценить сложность механической системы машины и сложность управления ей позволяет следующее простое сопоставление. Обычный легковой автомобиль имеет всего один двигатель, а рассматриваемая шагающая машина - восемнадцать, причем все они должны работать одновременно и согласованно.

Система управления дает возможность оператору управлять роботом несколькими способами от автоматического движения с использованием карты местности до возможности управления отдельно любой ногой или корпусом. Как пример полностью автоматического передвижения, было реализовано движение робота по лестнице.

Профессор А.М. Формальский демонстрирует работу маятника со стабилизацией. Задача о маятнике относится к числу классических задач общей механики. Результаты ее исследования имеют широкое приложение в промышленности и народном хозяйстве (например, стабилизация грузов, поднимаемых башенными кранами).

Может ли велосипедное колесо ездить без велосипеда?

МОЖЕТ !!!

Цикл аэро-гидродинамики.

Цикл включает четыре кафедры факультета: кафедра аэромеханики, кафедра волновой и газовой динамики, кафедра гидродинамики, кафедра вычислительной механики и двенадцать лабораторий института: лаборатория общей гидромеханики, лаборатория общей аэродинамики, лаборатория экспериментальной гидродинамики, лаборатория нестационарной аэродинамики, лаборатория нестационарной гидродинамики, лаборатория физико-химической газодинамики, лаборатория сверхзвуковой аэродинамики, лаборатория гиперзвуковой аэродинамики, лаборатория автоматизированного обеспечения физико-химической аэродинамики, лаборатория механики многофазных сред, лаборатория физико-химической гидродинамики, лаборатория газодинамики взрыва и реагирующих систем.

К задачам, рассматриваемым циклом аэро-гидродинамики, относятся задачи течения жидкостей и газов (в частности, задачи расчета ракетных и авиационных сопел), задачи движения тел в жидкостях и газах и управления ими и т.п. Цикл располагает уникальными аэродинамическими трубами, позволяющими проводить исследования аэродинамических свойств различных объектов. Среди проведенных исследований: совершенствование аэродинамической формы для снижения сопротивления легкового автомобиля, рекомендации по расположения жилых домов (кварталы "Северное Чертаново" (Москва)).

Одно из наиболее важных современных прикладных направлений- разработка основ осуществления управляемой термоядерной реакции. Здесь могут быть использованы обнаруженное выделение энергии при схлопывании паровых пузырьков и влияние мощных электромагнитных полей. В настоящее время в Институте создано несколько экспериментальных установок и получены предварительные результаты. Успехи в решении этой проблемы открывают перед человечеством поистине безграничные источники энергии.

Существенные успехи достигнуты в решении проблемы турбулентного течения. Проведенные д.ф.-м.н. Н.В. Никитиным исследования позволили разработать методы прямого моделирования турбулентности на компьютере. Полученные результаты позволяют по новому взглянуть на природу возникновения сложных хаотических движений в механике, физике, биологии, экономике.

Среди других научных направлений:

геофизические исследования (механика природных процессов);
исследования метеоритной опасности;
исследование неоднородных (двухфазных) течений;
экологические исследования (очистка промышленных выбросов) и т.д.
движение в атмосферах планет.

Профессор С.Я. Герценштейн рассказал о теории гидромеханики, ее парадоксах, природе хаоса и показал несколько занимательных гидромеханических экспериментов (чаша Пифагора).

Об устройстве и принципе работы гидродинамической трубы рассказал В.С. Илышев.

Будущий абитуриент у смотрового окна гидротрубы.

На гидроканале Института.

На аэродинамической трубе.

Демонстрация движения воздуха у нагретого диска.


Контроль температурных режимов в эксперименте осуществляется на тепловизире. На экране компьютера можно увидеть и свой портрет в инфракрасных лучах. У прибора - вед.научн.сотр. Ю.А.Виноградов

Цикл механики деформируемого твердого тела.

Цикл включает три кафедры факультета: кафедра теории пластичности, кафедра механики композитов, кафедра теории упругости и пять лабораторий института: лаборатория ползучести и длительной прочности, лаборатория динамических испытаний, лаборатория механики природных процессов, лаборатория прочности и ползучести при высоких температурах, лаборатория упругости и пластичности.

К задачам, рассматриваемым циклом механики деформируемого твердого тела, относятся задачи расчета поведения твердых тел под влиянием различных нагрузок, (в частности, задачи строительной механики), задачи создания твердых тел с новыми физико-химическими свойствами и т.п.

Среди проблем, изучаемых на кафедре теории пластичности факультета и в лаборатории ползучести и длительной прочности Института, особое место занимают проблемы ползучести металлов. Ползучесть металлов возникает при работе металлических конструкций и их элементов при высоких температурах. При проектировании конструкций, работающих при высоких температурах, учет ползучести имеет большое практическое значение. Сначала необходимость учета явления ползучести металлов появилась в энергомашиностроении при проектировании паровых и газовых турбин. Развитие сверхзвуковой авиации и реактивной техники вызвало к жизни новые задачи, связанные с ползучестью. Обшивка самолета при скоростях, превышающих скорость звука, испытывает значительный нагрев, который может привести к ее разрушению.

На снимке профессор А.М. Локощенко у испытательного стенда.

О деятельности лаборатория механики полимеров рассказал докт. тех. наук. Ю.П. Зезин. В настоящее время полимерные материалы находят все более широкое применение в самых различных отраслях техники. Холодильники и стиральные машины, корпуса компьютеров и предметов офисного оборудования, лыжи и сноуборды, лодки, мебель и многое другое практически полностью сделано из полимерных материалов. В машиностроении потребление полимерных материалов в единицах объема сопоставимо с потреблением сталей. Применение пластиков позволяет существенно снизить вес автомобиля, сделать его более дешевым и экономичным. Энергетические затраты при изготовлении детали из пластика в 5 раз ниже по сравнению с энергозатратами на получение такой же детали из металла.

Для реализации многочисленных преимуществ новых материалов требуется тщательная предварительная проработка. Дело в том, что пластики по сравнению с традиционными материалами обладают сложным комплексом физико-механических характеристик. В этой связи решение об использовании полимеров в той или иной области принимается лишь после всестороннего исследования их свойств.

Основное назначение лаборатории механики полимеров является исследование особенностей механического поведения новых полимерных материалов при различных условиях нагружения. Методология таких исследований традиционна: эксперимент, анализ полученных экспериментальных данных, разработка математической модели, экспериментальная проверка модели, использование модели при решении краевых задач об определении напряжений и деформаций в предполагаемом изделии, анализ полученного решения и разработка рекомендаций и выводов по оценке работоспособности изделия. Студенты механико-математического факультета имеют возможность участвовать в проводимых исследованиях на любом из этапов их проведения. Выполняя курсовые и дипломные работы в рамках плановых исследований лаборатории, студенты знакомятся с передовыми методами проведения эксперимента в области механики материалов, способами обработки результатов наблюдений, математическим моделированием закономерностей сопротивления материалов деформированию, современными методами расчета полей напряжений и деформаций и прогнозирования работоспособности элементов конструкций в условиях эксплуатации.

Профессор В.Н. Кузнецов рассказал о новых перспективных исследованиях в "Лаборатории прочности и ползучести при высоких температурах". В лаборатории занимаются испытаниями на прочность и разработкой теоретических моделей для исследования механических свойств новых (хороших) материалов, например, керамических и углеродных, композитов на их основе; а также создают уникальные опытные установки. Университетский механико-математический подход к проблеме прочности и разрушения - это сочетание высокой математики и уникальных экспериментов, и тесная связь с техникой, в нашей лаборатории - это летательные аппараты и энергетические установки.

В структуре Института также: лаборатория биомеханики, лаборатория кино-фото методов в механике, лаборатория автоматизации экспериментальных исследований, центр компьютерных технологий в механике.

Подводя итоги дню открытых дверей в Институте подчеркнем, что решая свои задачи учёные-механики постоянно и много используют математику, создавая новые и модернизируя уже известные математические уравнения, методы и приёмы их решения. Есть такая шутка: и механики, и математики решают одни и те же уравнения, но механики знают для чего, а математики - просто для души.

При выборе конкретного факультета из естественно-научного цикла у выпускников школ, которые решили поступать в МГУ, возникают, как правило, следующие вопросы:

Идти ли на механико-математический факультет?

Ответ: Если 5 лет занятий почти только математикой - это вам подходит - то ДА - т.к. Университет - это хорошо вообще, а получив образование на механико-математическом факультете можно заниматься чем угодно, кроме работы по специальности, можно, например, заниматься банковским делом, журналистикой и т.д.

Учёба на механико-математическом факультете - это огромная и трудная работа.
Идти на отделение механики или на отделение математики механико-математического факультета?

Вроде математики - элита, механики - просто так.

Отвечая на этот вопрос, нужно понимать, что после окончания факультета математикой можно заниматься только на той же кафедре, где выполнялась дипломная работа - и больше почти нигде. Поэтому математик, чаще всего, должен переквалифицироваться, как правило, в специалиста по компьютерным технологиям.

Механиков же учат использовать математику для решения математических задач и не только математических - т.е. они более готовы к практической работе, спектр возможного выбора приложения своих знаний у них гораздо шире и многообразнее.

Практическим советом абитуриенту может быть следующая мораль:

поступать нужно туда, где легче это сделать, хоть на математику, хоть на механику. В крайнем случае, перейдёте с одного отделения на другое - если будете хорошо учиться, но учиться нужно на механико-математическом факультете.

Есть мнение, что только механико-математический факультет учит правильному пониманию жизни. Из Президентов Академии наук нашей страны наиболее выдающимися были выпускники механико-математического факультета: Мстислав Всеволодович Келдыш. Из ректоров МГУ наиболее выдающимися были выпускники механико-математического факультета: Иван Георгиевич Петровский (ректор МГУ с 1951 по 1973 г.), и, конечно, наш нынешний ректор Виктор Антонович Садовничий.