Траектория науки: школьники узнали, что такое баллистика и как математика помогает изучать движение тел

20 июля прошёл 6-й день работы Летней школы точных наук. Занятия этого дня были посвящены математике, информатике, комбинаторике, программированию и математическому моделированию.

В первой половине дня младшая группа занималась математикой по теме «Перестановки с ограничениями». Занятие провела Тедеева Я.Д. Ребята учились рассматривать различные варианты расположения объектов с заданными условиями, анализировать ограничения и находить допустимые перестановки. Такие задачи помогают развивать логическое мышление и внимательность.

Средняя группа на занятии по математике изучала тему «Комбинаторика-1. Правило умножения, дерево вариантов, перестановки. Разбор задач на подсчёт вариантов». Преподавателем выступила Бурнацева М.Р. Учащиеся познакомились с базовыми приёмами подсчёта вариантов, учились строить дерево решений, применять правило умножения и решать задачи на перестановки. Особое внимание было уделено разбору практических задач, где важно не просто получить ответ, но и правильно организовать рассуждение.

Старшая группа продолжила подготовку по олимпиадной математике. На занятии под руководством Чшиева А.Г. ребята решали и разбирали задачи различных этапов Олимпиады имени Л. Эйлера и Всероссийской олимпиады школьников по математике.

Также в этот день прошли занятия по информатике. Средняя и старшая группы занимались темой «Переменные и счётчики. Подсчёт очков в игре». Занятия провела Бирагова Л.К. Ребята изучали, как в программировании используются переменные, счётчики и условия, а также разбирали, каким образом можно реализовать подсчёт очков в игровой программе.

Младшая группа на занятии по информатике изучала тему «Функции в Python. Разбиение программы на части». Преподавателем также была Бирагова Л.К. Школьники познакомились с понятием функции, узнали, зачем большие программы делят на отдельные логические блоки, и попробовали применять функции при написании кода на Python. Такой подход помогает делать программы более понятными, удобными и структурированными.

Отдельное занятие по информатике и математическому моделированию провела Хосаева З.Х. Тема занятия – «Переходить или не переходить?». В рамках этой темы учащиеся рассматривали задачу принятия решения на основе условий и анализа ситуации. Ребята обсуждали, как можно описать реальную проблему с помощью модели, какие параметры нужно учитывать и как с помощью математических и компьютерных методов выбрать оптимальное действие.

В рамках традиционных научно-познавательных лекций ЛШТН ребяам было предложено вникнуть в тему «Математика и баллистика». Спикером выступила Жанна Дмитриевна Тотиева, заведующий отделом математического моделирования Южного математического института ВНЦ РАН, доктор физико-математических наук.

Итак, баллистика – наука о движении снаряда. Различают три вида баллистики – внутреннюю – исследование движения снаряда в канале орудия, внешнюю – исследует движение снаряда по выходу из орудия, терминальную – взаимодействие снаряда и тела, движения снаряда после попадания. Учащиеся ЛШТН узнали, как математические методы помогают рассчитывать траекторию движения тел с учетом сопротивления воздуха, анализировать точность полета и описывать сложные физические процессы с помощью уравнений и численных моделей, а также об особенностях движения оперенного снаряда.

Отдельное внимание Жанна Дмитриевна уделила истории развития баллистики в России. Она рассказала, что первые опыты по определению начальных скоростей движения снарядов были проведены в 1727 году специальной комиссией, в состав которой входили молодые ученые Даниил Бернулли и Леонард Эйлер. В 1753 году Эйлер предложил одно из первых решений задачи о движении снаряда с учетом сопротивления воздуха.

Как ни парадоксально, но войны несмотря на свой разрушительный характер, нередко становились стимулом для ускоренного развития науки и технологий. Так, в годы Великой Отечественной войны особенно интенсивно развивались инженерные, физико-математические исследования, в том числе связанные с совершенствованием оборонных разработок. Так, самое активное развитие оружейное дело получило в годы Великой отечественной войны. Жанна Тотиева рассказала о легендарном трио академиков – Сергее Соболеве, Михаиле Лаврентьеве и Сергее Христиановиче. С.Л.Соболев - выдающийся математик, который в годы войны организовал и направлял работу вычислителей, отвечал за снижение потерь производства и был ключевым заместителем И. В. Курчатова по науке в первом советском атомном проекте. М.А.Лаврентьев - математик и механик, создатель противотанковых бомб. С.А.Христианович - один из ведущих ученых Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ), внесший грандиозный вклад в аэродинамику, создание сверхзвуковой авиации и развитие ядерного оружия.

Этим ученым правительство предоставило полную свободу в проектировании Академгородка в Новосибирске, где они смогли собрать лучших физиков и математиков страны для решения сложнейших оборонных задач.

Жанна Дмитриевна подчеркнула, что к концу XIX - началу XX века баллистика оформилась как прикладная наука, включающая несколько направлений: внутреннюю и внешнюю баллистику, теорию устойчивости движения тел и экспериментальную баллистику. Все большее значение в этой области стали приобретать математические методы, численные расчеты и систематизация экспериментальных данных.

Лекция показала, насколько тесно связаны математика, физика и прикладные исследования. А кроме того, выяснился еще один любопытный факт. Как оказалось, многие технологии, прочно вошедшие в нашу повседневную жизнь, такие как интернет, геолокация, беспилотные системы изначально разрабатывались для военных целей. Так, глобальные навигационные системы создавались для точного позиционирования войск, интернет вырос из сети ARPANET, предназначенной для устойчивой связи в условиях проживания в бункерах на случай ядерной войны, а беспилотные летательные аппараты, первоначально применявшиеся для разведки, теперь используются в сельском хозяйстве, логистике и других мирных сферах.

Пресс-служба ВНЦ РАН