В математической теории динамических систем вводится в рассмотрение класс гиперболические хаотические аттракторы, обладающие свойством структурной устойчивости («грубости»), которое заключается в нечувствительности структуры аттрактора к вариациям параметров в определяющих уравнениях.

Это интересно с точки зрения технических приложений, различные шумы и прочие слабые внешние воздействия не будут влиять на тип генерируемого хаоса, из за своей грубости, поскольку малые изменения параметров не приводят к значительным изменениям системы в целом.

Сейчас мало известно примеров физически реализуемых систем, в которых наблюдается гиперболический хаос. В недавнее время в работах С.П. Кузнецова такие системы были предложены.

В связи с прогрессом в этом направлении актуальным становится так же изучение сценариев возникновения (гибели) структурно-устойчивого хаоса.

На примере нескольких искусственно сконструированных отображений в настоящей работе будут описаны некоторые возможные такие сценарии.

Изучение этих модельных отображений будет проводиться с использованием арсенала методов теории динамических систем:

1. Простой аналитический бифуркационный анализ,
2. Численное исследование фазового пространства и обнаружение в нем регулярных и хаотических  аттракторов (притягивающих инвариантных множеств) и их бассейнов притяжения,
3. Анализ поведения траекторий на регулярных и странных аттракторах будем проводить с помощью расчета спектра ляпуновских показателей и проверки их сигнатуры,
4. Для подтверждения грубости реализующихся хаотических режимов и обрисовывания характерных картин областей существования этих режимов в пространстве параметров будут построены карты динамических режимов и карты ляпуновских показателей.

а вам знакомы программы android?

Падающее яблоко устремляется к Земле под действием той же самой силы, которая, действуя во всех направлениях и изменяясь обратно пропорционально квадрату расстояния от Земли, управляет движением Луны.

Сейчас в справедливости этого способен убедиться любой школьник. Он, зная радиус Земли, среднее расстояние Луны от Земли и величину ускорения силы тяжести у поверхности нашей планеты, вычислит ускорение Луны, равное 0,27 см/с2, а затем, пользуясь формулами кинематики, найдет, что наблюдаемое значение центростремительного ускорения тоже 0,27 см/с2.
Итак, Луна находилась у колыбели закона всемирного тяготения еще до его рождения. Она же помогла закону Тяготения сделать первые шаги к будущему триумфу: теории движения Луны суждено было стать одним из первых тестов, призванных выяснить, точным или приближенным является закон всемирного тяготения.

Луна совершает очень сложное движение в пространстве. Даже в первом приближении его нельзя рассматривать в рамках задачи двух тел: Земля — Луна. Простой расчет показывает, что ускорение, сообщаемое Луне Солнцем, почти в 2,2 раза больше, чем ускорение, вызванное притяжением Земли.

Максимальная возмущающая сила Солнца, равная разности сил притяжения Солнцем Земли и Луны, только в 90 раз меньше силы, с которой Земля притягивает своего естественного спутника.

В результате Солнце всего за трое суток изменяет положение Луны на небосводе почти на 4", т. е. на столько же, на сколько Юпитеру за 4 года удается изменить видимое положение Сатурна.

Четыре угловых секунды... Многим ли читателям при решении задач по физике и математике в средней (да высшей) школе приходилось иметь дело с величиной такого рода и не чаще ли мы «из-за малости» спокойно пренебрегали значительно большими углами? Но в небесной механике 4" — огромная величина! И это понятно.

В прошлом теория движения Луны имела большое значе ние для точного определения географической долготы места корабля в открытом море.

надеюсь Вы не занимались лечение простатита

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет

имени Н.Г. Чернышевского»

Кафедра нелинейной физики

Колебания в системе связанных осцилляторов

Курсовая работа

студентки 1 курса факультета нелинейных процессов

****

Научный руководитель

профессор, д. ф. -м. н.,                                    ______________Ю. П. Шараевский

Заведующий кафедрой,

чл. -кор. РАН, проф.,

д. ф. -м. н.                                                        ______________ Ю. П. Шараевский

Саратов-2008

Содержание

Введение. 3

1. Два связанных осциллятора. 4

1.1. Анализ системы двух связанных осцилляторов. 4

1.2. Затухание в системе связанных осцилляторов. 7

1.3. Связанные осцилляторы под действием гармонической силы. 9

2. Колебания системы со многими степенями свободы... 11

2.1.  Колебания системы N связанных осцилляторов. 11

2.2. Колебательные цепи. 12

3. Переход к сплошной среде. 15

4. Заключение. 16

5. Список используемой литературы... 17

Введение

В теории колебаний движение заряда в электрическом контуре или груза на пружине, можно описать уравнением линейного гармонического осциллятора. Но на практике в большинстве случаев приходится иметь дело не с одним осциллятором, а с более сложными системами -  взаимодействующими между собой осцилляторами. В качестве примеров таких систем можно рассматривать колебания молекул в жидкостях и твердых телах,  электрические цепи, состоящие из нескольких взаимосвязанных контуров, два математических маятника, связанные между собой пружиной.

Многие эффекты, проявляющиеся в системе с двумя степенями свободы, характерны для более сложных систем, поэтому осуществляется подробный анализ системы двух связанных осцилляторов. Такой подход позволяет перейти к рассмотрению большого, а затем и бесконечного числа связанных осцилляторов, осуществить переход к сплошной среде.

Маленькая реклама:

Магия это искусство взаимодействия с сущностями невидимого мира. магия черного солнца это истинное лицо магии, ее суть, ядро, стержень и основа.проявленными во всякой материи и всех материальных процессах.

1. Два связанных осциллятора

1.1. Анализ системы двух связанных осцилляторов

Рассмотрим систему двух связанных осцилляторов на примере двух электрических контуров. Каждый контур состоит из конденсаторов с емкостью C, катушек индуктивности L₁ и L₂, связан с другим посредством общего конденсатора C₁ (рис.1).

Пусть в первом контуре течет ток  I₁, во втором — I₂. Пренебрегаем потерями энергии в контурах.

Тогда по первому закону Кирхгофа:

I = I₁ + I₂ Рис.1

или после интегрирования

q = q₁ + q₂,                                                                 (1)

где q – заряд на обкладках конденсатора C₁, q₁, q₂ – заряды на конденсаторах C; ,  .

Совершая обходы по каждому контуру в указанных на рис. 1 направлениях, получим уравнения:

и                        (2)

Уравнения (2) описывают систему связанных осцилляторов. Если 1/C = 0, т.е. отсутствует связь, тогда (2) переходит в систему двух независимых осцилляторов с собственными частотами и .

Рассматривая колебания в системе двух связанных математических маятников (рис.2), соединенных пружиной k, длиной l₁ и l₂ с одинаковыми массами m = m₁ = m₂, тогда уравнения движения запишутся в виде:

(3)

Как видно, уравнения (2) для контуров эквивалентны уравнениям (3), описывающим механическую систему.                                      Рис.2

Способ связи осцилляторов, при котором в каждом из уравнений для несвязанных

систем появляются слагаемые, пропорциональные координате

второй системы, называется силовой связью (механические системы) или емкостной связью (колебательный контур) [1].

Аналогичным образом можно записать уравнения для системы двух связанных контуров с индуктивной связью:

Для механических систем такой способ связи называют инерционным [1].

Тип связи зависит от выбора обобщенных координат.[2 (лекция 22)] или другими словами выбором динамических переменных [1].

В общем виде уравнения движения для системы связанных маятников можно записать так [2]:

,

.

Уравнения (2) можно получить, исходя из уравнений Лагранжа – Максвелла (уравнения Лагранжа второго рода) [2]:

,

где T — энергия,  - это обобщенная сила. Выражение  называют так по аналогии с тем, что имеет место в декартовых координатах, где работа определяется как произведение (X – сила,  - перемещение) [2].

Если — такие потенциальные силы, зависящие от , что

То уравнения для электрической цепи становятся следующими:

,

Где U — электрическая, а T – магнитная энергия,  - токи,  - заряды. При подстановки  значений T и U в полученные уравнения приходим к уравнениям (2).

Сложим и  вычтем уравнения (2), получим:

,

.

Для упрощения дифференциальных уравнений введем обозначения

и ,

откуда

и         .

Пусть для простоты  , тогда . И после преобразований получим:

, (4)

, (5)

где .

Т.о. q’ и q” — линейные комбинации обычных координат q₁ и q₂, которые называются  нормальными координатами, и которым соответствуют нормальные частоты:

и ,

а соответствующие нормальным координатам гармонические колебания —  собственные моды системы.

Следует отметить, что число независимых (нормальных) координат, необходимое и достаточное для однозначного определения положения системы называется числом степеней свободы системы.[2 (лекция 22)]

В случае, когда q’ = 0 (q₁ = q₂), колебания системы описываются уравнением  (5), т.е. первая нормальная мода с частотой . Ток I₁ = I₂, в обоих контурах направлены либо по часовой стрелке, либо против нее. Следовательно, ток через конденсатор C₁ не протекает. Если же q” = 0 (q₁ =  - q₂), рассматривая  уравнение (4), то возбуждается вторая мода с частотой  и в любой момент времени через конденсатор C проходит удвоенный ток I₁ (I₂).

Т. о. уравнения (4), (5) можно свести к уравнениям двух независимых осцилляторов.

Обобщая: линейная консервативная система с N степенями свободы может быть представлена в  виде набора N независимых осцилляторов.

Рассмотрим парциальные частоты в колебательном контуре.

Парциальной системой, соответствующей данной координате, является система, получаемая из исходной “закреплением” всех остальных координат [3].

“Закрепление” координат на примере уравнений (2) означает, что либо q₁ = 0, либо q₂ = 0.

В первом случае получим , во втором .

Т.о. парциальные частоты определяются следующим образом:

и .                                               (6)

При эти частоты равны . Сравним  их с нормальными частотами:

,                                               (7)

т.о. парциальные частоты всегда лежат между нормальными.().

Двойное неравенство (7) наглядно демонстрирует, что введение связи в систему связанных осцилляторов увеличивает интервал между собственными частотами.

Перепишем уравнения (2) в соответствии с (6) в виде ():

и                         (8)

Общее решение выглядит следующим образом:

,

,                            (9)

При этом

,

.

Введем обозначение , коэффициент связи. Тогда последнее слагаемое, стоящее под корнем будет равным:

.

Связь между осцилляторами мала, если  . При этом их колебания не зависят друг то друга. В случае   амплитуда колебаний осцилляторов одинакова.

Сильная связь может возникнуть если  при любых  ρ, или при .

Рассмотрим передачу энергии в системе связанных осцилляторах.

Пусть в начальный момент времени  был возбужден первый контур, полагая ,  имеем:

,      ,     ,    .

Тогда, подставляя начальные условия в (9) и выражая  через , получим решения:

,

.

Во второй формуле амплитуда переменная. Передача энергии от одного колебательного контура к другому за время  сопровождается  уменьшением амплитуды первого контура и увеличением                          Рис.3

амплитуды

второго. Получаются биения (рис.3).

1.2. Затухание в системе связанных осцилляторов

Введём затухания в линейную колебательную систему. В общем случае уравнения движения выглядят следующим образом [4]:

,

.                             (10)

Полагая, что , получаем характеристическое уравнение для системы 10:

Пусть — корни, тогда общее решение запишется в виде:

,

.                              (11)

Коэффициенты при каждой экспоненте связаны друг с другом соотношениями:

().

Когда нет трения, то и . Наличие затухания приводит к тому, что корни либо действительные, либо комплексно сопряженные. При малых   и , (11) примет вид:

,

,

где

, ,

, ,

, , , .

Таким образом, если в системе есть затухания, то общее решение – сумма двух колебаний с частотами  и , с комплексными амплитудами.

Рассмотрим затухающие колебания в LC – контуре.

Отличие такого контура от рассмотренного ранее – наличие электрического сопротивления, т.е. в колебательной системе происходит потеря энергии (в механических системах из-за трения).

В каждое уравнение добавляется новое слагаемое – падение напряжения на сопротивлении  [2]:

и

Будем искать решение в виде , . При подстановки которых, получим

,

.

Причем, α, β и m – не известны. По отношению к α, и β эти уравнения линейны, имеют нетривиальное решение, когда детерминант равен нулю:

.

Развертывая детерминант, получаем уравнение 4-й степени:

В отсутствии сопротивления (трения) оба корня  отрицательны, , где  - действительная частота.

При наличии сопротивления корни либо действительные, либо комплексные, попарно сопряженные. Общее решение состоит из суммы двух колебаний с возрастающими или затухающими амплитудами.

В случае системы с сопротивлением происходит сдвиг фаз между колебаниями каждой из частот в обеих координатах.

Затухание в системе связанных осцилляторов может быть неодинаковым для разных мод, поскольку, например, конденсаторы “работают” для различных нормаль­ных колебаний по-разному[6]. Наконец, небольшое за­тухание никак не может повлиять на фундаментальные свойства нормальных колебаний – соответствие между числом нормальных мод и количеством колебательных степеней свободы.

1.3. Связанные осцилляторы под действием гармонической силы.

Пусть на осцилляторы действует внешняя гармоническая сила с частотой p.

Тогда уравнения движения в общем случае:

,

.                                          (12)

Общее решение системы — сумма однородного (собственные колебания) и частного (правые части системы ненулевые) решений [1].

Решение ищем в виде:

,

.

Подставляя эти выражения в (12),  получим:

,

.                                       (13)

Детерминант системы

.

Если ∆=0, то в системе установятся свободные колебания, рассматривались ранее и также были определены для них нормальные частоты. Если ∆≠0, то для всех p система (13) имеет решение, причем однородные уравнения не имеют решения.

Решение уравнений системы (13):

,  .

Резонансные кривые, изображенные на рис.4 позволяют сделать следующие выводы.

1. Пусть сила действует на первую парциальную систему, т.е. , , тогда возможно совпадение частоты внешней силы и парциальной частоты второго осциллятора — динамическое демпфирование [2], первый осциллятор не колеблется:

, .

2. Резонанс наступает при совпадении частоты внешней силы с одной из собственных частот системы, происходит неограниченный рост амплитуд в обоих осцилляторах.

3. при частоте внешней силы  второй осциллятор не колеблется, это возможно, если связь носит смешанный характер.

Пусть сила действует на второй осциллятор, т.е. , , тогда

.

Для линейных систем справедлива теорема взаимности [2]: если на второй осциллятор действует сила , то движение первой координаты – такое же, как                                                 Рис.4

движение второй координаты, когда на первый осциллятор действует сила  .

Она справедлива для линейных систем с любым числом степеней свободы, в том числе и для сплошных сред.

В электродинамике, например, теорема взаимности применяется в теории антенн.

2. Колебания системы со многими степенями свободы

2.1.  Колебания системы N связанных осцилляторов

Рассмотрим систему n связанных осцилляторов.

Для этого воспользуемся уравнением Лагранжа [4]:

,        ,

где каждому значению p соответствует одно из уравнений движения

Подставим в него значения кинетической и потенциальной энергий, которые определяются формулами:

и .                                (14)

Где  и  - симметрические матрицы,  - обобщенные координаты. Кинетическая и потенциальная  энергии положительны при колебания вблизи положения равновесия.

Подставляя (14) в уравнения Лагранжа, уравнения движения примут вид:

.                                                      (15)

Делая подстановку , получаем систему алгебраических уравнений

,                                                 (16)

которая имеет ненулевые решения, если детерминант равен нулю:

.                                                        (17)

Корни уравнения (17) действительные или комплексные попарно сопряженные ().

Если известны собственные значения, т.е. решение (16), то общее решение уравнений движения представляется в виде:

(18)

Положим , и , тогда (18) примет вид:

.                                                 (19)

Уравнение (19) содержит 2n постоянных   и . Подстановка частного решения  позволяет получить две системы уравнений, откуда в свою очередь, общее решение (19) содержит 2n независимых постоянных:

.                                              (20)

Согласно формулам (20), общее решение представлено n гармониками, входящими в каждую координату. При сложении эти гармоники не влияют друг на друга.

— коэффициенты распределения [4], матрица которых определяет распределение амплитуд отдельных гармоник во всех координатах.

Из уравнения (16) для z-го колебания

,

зная распределение амплитуд z-го колебания (элементы z-го столбца матрицы ), можно перейти к выражению для частоты:

(21)

Формула (21) позволяет установить зависимость частоты от условий задачи [2].

Если уравнение  имеет корень n-ой кратности, т.е. существует единственная частота,  следует обращение в нуль всех элементов детерминанта и

.

Такое соотношение между кинетической и потенциальной энергиями выполняется, например, когда связи между координатами отсутствуют либо в системе присутствуют как инерционная, так и силовая связи. При наличии связей одного типа корней n-ой кратности в системе нет.

Таким образом, у системы с N степенями свободы имеется N мод. Каждой моде соответствует своя частота и своя фазовая постоянная, определяемая начальными условиями.

2.2. Колебательные цепи

Система связанных осцилляторов, в которой они упорядочены так, что каждый из осцилляторов связан только с двумя соседями (за исключением двух крайних), называется цепочкой осцилляторов [1].

На рис.5 изображены примеры колебательных цепей с силовой связью (а, б) и индукционной (в,  г).

Колебательные цепи – в зависимости от их реакции на периодические возмущения на входе – называют фильтрами высоких и низких частот [4].

Фильтры низких частот (рис. 5а, 5б), через которые могут проходить  только возмущения с частотами, лежащими ниже определенной граничной частоты. Фильтры высоких частот (рис. 5в, 5г) пропускают колебания, частота которых лежит выше .                                                    Рис. 5

некоторой граничной частоты

В качестве примеров фильтров можно привести широко распространенные радиотехнические цепочки, электронные приборы СВЧ диапазона и модель кристалла, в котором пружины заменяют межатомные связи.

Рассмотрим схему, изображенную на рис. 5а. Пусть имеется N+2 шара, и оба конца цепи закреплены. Масса каждого шара – m и жесткость пружины k. Тогда уравнение движения для n-ой массы можно записать так:

.                                           (22)

Введем комплексные амплитуды :

.

Подставляя  это решение в (22):

,     ,                         (23)

Положим распределение амплитуд колебаний в виде , где A и  - некоторые постоянные. Тогда из  уравнения  (23) следует:

(24)

Если цепочка состоит из механических маятников, то при  , (24) примет вид:

(24’)

Оба конца цепи  находятся в положении равновесия:   и . Из этого условия находим,  что , или

,    .                                                (25)

Тогда собственные частоты определяются следующим образом:

.

Спектр – совокупность всех собственных частот системы [1]. Расстояние между любыми двумя точками спектра равно . На рисунке 6, демонстрирующем зависимость , точками отмечено положение собственных частот, лежащих в интервале между крайними точками

и .

Рис.6

Распределение собственных частот вдоль оси  неоднородно. Увеличивая количество осцилляторов N, плотность проекций точек, изображающих собственные частоты, на эту ось будет возрастать быстрее около крайних точек.

Если , а движущиеся элементы находятся в ограниченном объеме, то расстояние между соседними элементами стремится к нулю. Система ведет себя так, как если бы она была непрерывной, т.е. движение соседних элементов почти одинаково.

Если в нашем случае увеличивать количество масс и пружин, а  их самих уменьшать, то рассматриваемая цепь переходит в струну. Картина колебаний принимает вид стоячих волн.

Стоячие волны являются нормальными модами непрерывных систем [5]. Непрерывная система имеет бесконечное число степеней свободы и соответственно бесконечным числом мод.

Общее движение системы может быть описано как суперпозиция ее мод. Амплитуды и фазовые константы определяются из начальных условий.

Назовем длиной волны – расстояние вдоль системы между двумя осцилляторами, которые колеблются в одинаковой фазе [1].

Тогда для j-го колебания можно записать:

,

где d – расстояние меду соседними осцилляторами,  определяется формулой (25),  - длина волны j-го колебания. Этот параметр для колебаний в пространстве имеет такой же смысл, что и период T для колебаний во времени.

Длина всей цепочки равна (N+1)d. По длине системы должно укладываться целое число полуволн – условие резонанса, которое выглядит следующим образом:

.

Учитывая предыдущее уравнение, получим (25).

Вводя волновое число k, равное , имеем .

Следовательно, колебания цепочки осцилляторов можно описывать в терминах стоячих волн.

Рассмотрим спектр колебаний цепочки с большим числом элементов, например модель кристалла.  В любом бесконечно малом интервале частот  будет содержаться большое число собственных мод . Поэтому вводится функция  - плотность распределения собственных частот [1]:

.

Тогда средняя энергия осциллятора, находящегося в состоянии теплового равновесия при температуре T определяется как:

,

где  - постоянная Планка,  - постоянная Больцмана.

Откуда энергия внутренней среды равна

Это полученное соотношение применяется, например,  в теории теплоемкости кристаллов  при известном .

При , используя формулы (24) и (25) и , получаем:

.

Вблизи границ спектра  обращается в бесконечность(рис.7):

,  ,

,  .

Обращение в бесконечность функции  в критических точках – особенность одномерных цепочек. Для колебаний в двумерных (пластины, мембраны) и трехмерных кристаллических решеток —  остается конечной, а ее производная терпит разрыв.                 Рис.7

Вид функция  зависит от структуры колебательной цепи, т.е. от количества элементов цепи разных типов на одном периоде системы и от их масс.

3. Переход к сплошной среде

Рассмотрим цепочку связанных осцилляторов – одномерную кристаллическую  решетку, представляющую собой упорядоченную структуру. Другими примерами такой структуры являются цепочка, состоящая из LC-элементов, набор связанных пружинами маятников. Смещая в такой системе один элемент от положения равновесия, получаем смещение соседних элементов, т.е. по всей структуре побежит волна.

Если в уравнении Клейна-Гордона, которое описывает распространение одномерных волн в среде с дисперсией [1]:

,                             (26)

где  (связанные маятники массой m, имеющие собственную частоту , связь между которыми осуществляется пружинами с жесткостью ), устремить  к нулю, то получим

.                                               (27)

Это классическое волновое уравнение. Любая одномерная волна может быть описана решением (27).

Подставляя  в (26) имеем

.                                                            (28)

— сдвиг фазы волны при смещении вдоль цепочки осцилляторов на одну ячейку.

Уравнение  (28) получается из (24’), если .

Дисперсионное уравнение, описывающее связь  и k, в общем случае выглядит следующим образом:

.

Дисперсия существует, описывается уравнением (28), что обусловлено существованием пространственного и временного собственного масштабов ( и a)...

ka<<1, (a<<)  справедливо для достаточно длинных волн, т.е. цепочку осцилляторов можно рассматривать как одномерную сплошную среду, описываемую уравнением (26).

Наличие дисперсии обусловлено существованием собственного временного масштаба .

При , ,  т.е. длина маятника  и не влияет на его колебание, следовательно, получаем сплошную среду без дисперсии (отсутствие пространственного и временного масштабов).  Каждый маятник имеет собственный период  , «среда» не будет воспринимать частоту меньше собственной.

В случае  в уравнении (24’) соотношение между a и  может быть любым (), тогда получаем цепочку связанных шариков. Дисперсия в системе сохраняется, она существенна, пока a не мало по сравнению с .

Существование дисперсии в среде связанно с наличием в ней собственных, не зависимых от параметров волны пространственных и временных масштабов.

4. Заключение

В данной работе были рассмотрены колебания в системе двух связанных осцилляторов, проведен анализ этой системы в случае свободных колебаний и при воздействии внешней силы. Рассмотрено явление внутреннего резонанса, при котором отдельные подсистемы (парциальные) обмениваются энергией друг с другом, а также явление динамического демпфирования, которое используется на практике для гашения «вредных» колебаний.

Выводы, относящиеся к колебаниям в системе с двумя степенями свободы, обобщаются                                                                                  на случай колебаний в более сложных электрических схемах или механических вибраций.

В работе осуществлен переход от колебательной цепочки, набора элементарных осцилляторов, к одномерной сплошной среде.

С помощью некоторых цепочек можно реализовать практически любую дисперсионную зависимость, на основе которых исследуется распространение волн в различных средах.

5. Список используемой литературы

[1] Трубецков Д.И., Рожнев А.Г. Линейные колебания и волны. – М.: Физматлит, 2001.

[2] Мандельштам Л.И.  Лекции по колебаниям. Полное собрание трудов. Т. 4. –М.:Изд-во            АН СССР,  1957.

[3]Рабинович М.И., Трубецков Д.И. Введение в теорию колебаний и волн. – М.: Ижевск: НИЦ Регулярная и хаотическая динамика.  2000.

[4] Магнус К. Колебания. – М.:Изд-во Мир,  1982.

[5] Крауфорд Ф. Волны. Берклеевский курс физики. Т. 3. – М.: Наука, 1974.

[6] Козлов С.Н., Зотеев А.В. колебания и волны. Волновая оптика. – М.: Физический факультет МГУ, 2006.

Итак, продолжаем цикл «Вращение Небесных Тел», предыдущие выпуски смотрите в конце записи.

Такая опора не очень надежна, и вполне понятно, что усилия теоретиков были направлены на создание
принципиально новых методов. Ныне больших успехов достигла геодезическая гравиметрия, в становление
и развитие которой внесли большой вклад советские ученые (А. А. Михайлов, Н. К. Мига ль, М. С. Молоденский, Ю. Д. Буланже и др.). Астрономогеодезические и гравиметрические измерения позволяют по данным о силе тяжести в самых различных пунктах определить фигуру поверхности Земли и ее внешнее гравитационное поле.
Вращение других тел солнечной системы исследовано менее подробно, чем вращение Земли.

Если Вы, еще не приобрели жалюзи в Саратове, тогда вам поможет в этом надежная  «Первая оконная компания» в Саратове

Здесь особенно важно накопление фактических данных о периодах вращения планет, а также изучение фигур планет, Луны и уточнение фигуры Солнца. Эти сведения очень важны: с ними связаны не только представления о
гравитацион¬ных полях небесных тел, но и гипотезы о их внутреннем строении и природе их магнетизма

У быстровращающихся планет более ощутимо и сжатие и магнитное поле. Это согласуется с предположением о том, что магнитное поле планет возникает вследствие динамоэффекта в их расплавленных недрах. Некоторые особенности магнитных полей Земли и других планет (наибольшая напряженность магнитного поля у самой быстровращающейся планеты — Юпитера), возможно, связаны с конвекцией, возникающей в ядрах планет и вызывающей электрические токи в проводящем веществе.

Заканчивая обзор вопросов, относящихся к вращению аебесных тел, остановимся на некоторых любопытных явлениях, которые обнаруживаются при сопоставлении поступательного и вращательного движения планет и их спутников.

Из этих явлений наиболее известно синхронное вращение Луны и некоторых спутников Юпитера.
У этих небесных тел периоды вращения вокруг оси tвр и обращения вокруг центрального тела tобр совпадают, т.е. tвр = tобр или tвр/tобр = 1. Не менее интересны резонансные (или почти резонансные) эффекты, которые в солнечной системе широко распространены и, возможно, связаны с проблемой устойчивости.

Последнее как раз и утверждает гипотеза советского ученого А. М. Молчанова, который в 1968 г. предположил,
что стационарные орбиты небесных тел должны быть резонансными, и нашел немало соизмеримостей в движенн больших планет и некоторых спутников.

Е.П. Левитан

Физика Вселенной

Смотрите так же:

ВРАЩЕНИЕ НЕБЕСНЫХ ТЕЛ — часть 1

ВРАЩЕНИЕ НЕБЕСНЫХ ТЕЛ — часть 2

ВРАЩЕНИЕ НЕБЕСНЫХ ТЕЛ — часть 3

ВРАЩЕНИЕ НЕБЕСНЫХ ТЕЛ — часть 4

продолжение следует...

Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО «САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ Н.Г.ЧЕРНЫШЕВСКОГО»

Кафедра нелинейной физики

КУРСОВАЯ РАБОТА
Экспериментальное определение характеристик сегнетоэлектрика.
Студента 3 курса факультета нелинейных процессов

Саратов 2010
Содержание:
Введение…………………………………………………………………………3
Физические свойства сегнетоэлектриков……………………………………...4
Существующая лабораторная работа………………………………………….6
Предлагаемый метод……………………………………………………………8
Генератор с самовозбуждением – основа установки………………………...9
Заключение……………………………………………………………………...11
Список литературы……………………………………………………………...12

Введение
Сегнетоэлектриками называются вещества, обладающие спонтанной электрической поляризацией, которая может быть обращена приложением электрического поля E подходящей величины и определенного направления. Этот процесс, называемый переполяризацией, сопровождается диэлектрическим гистерезисом. Сегнетоэлектрики во многих отношениях являются электрическим аналогами ферромагнетиков, в которых намагниченность I может быть обращена магнитным полем H. Однако по своей микроскопической природе сегнетоэлектрики и ферромагнетики совершенно различны.
Сегнетоэлектрики обладают интересными электрическими свойствами; во многих твердых телах силы связи носят главным образом электрический характер, и тот факт, что в сегнетоэлектриках эти силы могут проявляется весьма ярко, существенно облегчает их изучение.

Сегнетоэлектрики являются твердыми телами, причем все они неметаллы. Свойства сегнетоэлектриков проще всего изучать, если вещество находится в монокристаллическом состоянии.
Тремя наиболее яркими особенностями сегнетоэлектриков являются обратимая поляризация, «аномальные» свойства и нелинейности. Большинство сегнетоэлектриков перестает быть сегнетоэлектриками выше некоторой температуры ТK, называемой температурой перехода. Аномальное поведение вблизи ТK, вероятно не менее важно, чем обратимая поляризация, но оно не является достаточным определением сегнетоэлектрика. При температуре ТK диэлектрическая проницаемость резко возрастает до весьма больших значений; именно эти большие значения в окрестности ТK называют аномальными значениями.

используя эти технологии киев телевизоры

Физические свойства сегнетоэлектриков
В 1920 г. была открыта спонтанная (самопроизвольная) поляризация. Сначала её обнаружили у кристаллов сегнетовой соли(NaKC4H4O6•4H2O), а затем и у других кристаллов. Всю эту группу веществ назвали сегнетоэлектрики (или ферроэлектрики). Детальное исследование диэлектрических свойств этих веществ было проведено в 1930 – 1934 гг. И.В. Курчатовым в ленинградском физическом техникуме. Все сегнетоэлектрики обнаруживают резкую анизотропию свойств (сегнетоэлектрические свойства могут наблюдаться только вдоль одной из осей кристалла). У изотропных диэлектриков поляризация всех молекул одинакова, у анизотропных – поляризация, и следовательно, вектор поляризации в разных направлениях разные. В настоящее время известно несколько сотен сегнетоэлектриков.
Рассмотрим основные свойства сегнетоэлектриков:
1. Диэлектрическая проницаемость е в некотором температурном интервале велика( ).
2. Значение е зависит не только от внешнего поля E0, но и от предыстории образца.
3. Диэлектрическая проницаемость е (а следовательно, и Р) – нелинейно зависит от напряженности внешнего электростатического поля (нелинейные диэлектрики).
Это свойство называется диэлектрическим гистерезисом. На рисунке 1 изображена кривая поляризации сегнетоэлектрика – петля гистерезиса.

Рис. 1
Здесь точка а – состояние насыщения.
При это говорит о том, что в кристаллах имеется остаточная поляризованность PС, чтобы ее уничтожить, необходимо приложить EС – коэрцитивную силу противоположного направления.
4. Наличие точки Кюри – температуры, при которой (и выше) сегнетоэлектрические свойства пропадают. При этой температуре происходит фазовый переход 2-го рода. (Например, титанат бария: 133є С; сегнетова соль: – 18 + 24є С; дигидрофосфат калия: – 150є С; ниобат лития 1210є С).
Причиной сегнетоэлектрических свойств является самопроизвольная (спонтанная) поляризация, возникающая под действием особо сильного взаимодействия между частицами, образующими вещество.

а б
Рис. 2
Стремление к минимальной потенциальной энергии и наличие дефектов структуры приводит к тому, что сегнетоэлектрик разбит на домены (рис. 2). Без внешнего поля P – электрический импульс кристалла равен нулю (рис. 2, а). Во внешнем электростатическом поле домены ориентируются вдоль поля (рис. 2, б).
Сегнетоэлектрики используются для изготовления многих радиотехнических приборов, например, варикондов – конденсаторов с изменяемой емкостью.

Существующая лабораторная работа
Структурная схема

Электрическая схема

Изображённая схема вобрана в модуле ФПЭ-02.
На передней панели модуля имеется:
1) Ручка «Рег U» потенциометра R3.
2) Гнёзда «PV» — для подключения вольтметра.
3) Гнёзда «PO»(«Y», «X», "") — для подключения осциллографа.
От источника питания на схему поступает напряжение сети 22B, 50Гц. Напряжение, снимаемое со вторичной цепи понижающего трансформатора T (220/100), через потенциометра R3 подаётся на делитель напряжения, состоящий из сопротивлений R1 и R2. Параллельно делителю R1, R2 включены последовательно два конденсатора C1 и эталонный конденсатор C2. Вольтметра PV обеспечивает измерение величины напряжения, подаваемого на цепи R1, R2 и C1, C2.
Осциллограф PO служит для наблюдения и изучения поляризации сегнетоэлектрического конденсатора C1 при подаче на него переменного гармонического напряжения.

Предлагаемый метод
Предлагаемая схема для снятия зависимости ёмкости конденсатора сегнетоэлектрика от прикладываемого к обкладкам постоянного напряжения.

С помощью данной схемы мы можем снять зависимость частоты от постоянного напряжения и по формуле Томсана определяем зависимость ёмкости конденсатора от напряжения.

Генератор с самовозбуждением – основа установки.

Показатели осциллографа

При показателях на резисторах 100кOм и 15кОм

При показателях на резисторах 50kOm и 30 kOm

Заключение
• В работе проведён обзор существующих методик в лабораторных работах.
• Установлено, что все они однотипны и используют большие амплитуды переполяризации и следовательно конденсатор работает в нелинейном режиме.
• Предложена методика эксперимента в котором на конденсатор подаётся постоянное смещение и одновременно он используется как элемент колебательного контура автогенератора в режиме малых амплитуд.

Список литературы
1. Лабораторный практикум по физике. Под редакцией К.А. Барсукова и Ю.И. Уханова: ”Высшая школа” Москва 1988г. стр144.
2. Руководство к лабораторным занятиям по физике. Под редакцией Л.Л. Гольдина: Второе издание, издательство “Наука” Москва 1973г. стр 322.
3. Ю.В. Рублёв, А.Н.Кученко, А.В.кортнев. Практикум по электричеству: ”Высшая школа” Москва 1971г. стр66.
4. В.И. Козлов. Общий физический практикум. Электричество и магнетизм. Издательство Московского университета 1987г . стр43.

1. Динамика твердого тела. Гироскоп.

2. Геометрия странных аттракторов и фрактальная размерность. Фракталы: определение и простые примеры. Различные виды размерностей и связь между ними.

Экзаменационный билет №   02

1. Законы сохранения, их роль в природе.

2. Устойчивость и неустойчивость. Различные понятия устойчивости. Концепция устойчивости по Ляпунову и характеристические показатели. Геометрический смысл ляпуновских показателей и их алгебраическая интерпретация.

Экзаменационный билет №   03

1. Скорость света и основы специальной теории относительности.

2. Уравнение Гинзбурга-Ландау в нелинейной динамике активных сред.

Экзаменационный билет №   04

1. Распределение молекул идеального газа по скоростям. Идеальный газ во внешнем потенциальном поле.

2. Общая классификация особых точек на фазовой плоскости. Понятие бифуркации динамической системы.

Экзаменационный билет №   05

1. Термодинамический подход к описанию молекулярных явлений. Начала термодинамики.

2. Классификация структур. Свободные, вынужденные и автоструктуры. Примеры образования структур в различных системах.

а тем кому надоела теория может взяться за дело вместе с crm системой ведения бизнеса

Экзаменационный билет №   06

1. Энтропия термодинамических систем, её изменение в различных процессах.

2. Логистическое отображение. Переход к хаосу по сценарию Фейгенбаума.

Экзаменационный билет №   07

1. Гравитационное взаимодействие. Движение в поле центральных сил.

2. Система Лоренца. Неподвижные точки и их устойчивость. Бифуркации и сценарий перехода к хаосу.

Экзаменационный билет №   08

1. Фазовые переходы. Фазовые диаграммы. Особенности жидкого гелия.

2. Аксиоматические модели активных сред. Клеточные автоматы.

Экзаменационный билет №   09

1. Сохранение и квантование заряда. Электростатика. Проводники и диэлектрики в электрическом поле.

2. Системы типа «реакция–диффузия». Структуры Тьюринга. Реакция Белоусова-Жаботинского. Орегонатор.

Экзаменационный билет №   10

1. Магнетизм вещества. Объяснение пара- и диамагнетизма. Ферромагнетики и их основные свойства.

2. Физика открытых систем. Роль энтропии в открытых системах. Процесс эволюции в открытых системах.

Экзаменационный билет №   11

1. Поля движущихся зарядов: поле точечного заряда, двойной заряженный слой.

2. Уравнение Кортевега–де Вриза. Стационарные нелинейные волны. Солитоны.

Экзаменационный билет №   12

1. Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальных формах.

2. Нелинейные волны в средах без дисперсии. Простые волны.

Экзаменационный билет №   13

1. Закон сохранения энергии для электромагнитного поля.

2. Уравнение Бюргерса. Стационарная ударная волна. Преобразование Коула-Хопфа.

Экзаменационный билет №   14

1. Основы электромагнитной теории света. Явления интерференции и дифракции. Когерентность.

2. Модулированные волны в нелинейных средах с дисперсией. Модуляционная неустойчивость.

Экзаменационный билет №   15

1. Основные представления о квантовой теории излучения. Спонтанное и индуцированное излучения.

2. Колебания в системе двух связанных линейных осцилляторов.

Экзаменационный билет №   16

1. Взаимодействие электронного потока с бегущей прямой и обратной электромагнитными волнами. Устройство и принцип действия лампы бегущей волны и лампы обратной волны.

2. Нелинейный осциллятор под внешним воздействием, нелинейный резонанс.

Экзаменационный билет №   17

1. Взаимодействие электромагнитных полей с электронами в скрещенных статических электрическом и магнитном полях.

2. Основные уравнения механики сплошных сред. Гравитационные и капиллярные волны в гидродинамике.

Экзаменационный билет №   18

1. Волны с отрицательной энергией. Волны пространственного заряда в электронном потоке.

2. Осциллятор с изменяющимися параметрами. Параметрический резонанс и параметрическая неустойчивость.

Экзаменационный билет №   19

1. Взаимодействие криволинейных электронных потоков с незамедленными электромагнитными волнами. Гиротрон.

2. Воздействие внешней силы на автоколебательную систему. Синхронизация колебаний.

Экзаменационный билет №   20

1. Автоколебания. Ламповый генератор, уравнение Ван-дер-Поля. Мягкое и жесткое возбуждение автоколебаний.

2. Переход к хаосу через разрушение квазипериодического движения.

Экзаменационный билет №   21

1. Оптические квантовые усилители и генераторы. Устройство и принцип действия.

2. Колебания математического маятника. Фазовый портрет. Зависимость периода колебаний от амплитуды.

Экзаменационный билет №   22

1. Связанные волны. Абсолютная и конвективная неустойчивости.

2. Вынужденные колебания линейного осциллятора при гармоническом внешнем воздействии. Резонанс. Фазовые и энергетические соотношения при резонансе.

Разработка фазового демодулятора для автоматического измерительного моста.

Студента 2 курса факультета нелинейных процессов (версия в формате .doc)

Введение:

Любая измерительная система и система передачи данных предполагает кодирование и последующее декодирование информации. В радио технике для обозначении этих терминов используются понятия модуляции и демодуляции.

В современных радиосистемах передачи информации (СПИ) велика роль демодуляторов, поскольку, в основном, именно они определяют помехоустойчивость передачи информации.

Магистральными направлениями в совершенствовании демодуляторов в настоящее время являются использование цифровой обработки сигнала (ЦОС) и переход от аналогового сигнала к цифровому на промежуточной частоте.

Применение ЦОС даёт существенные преимущества по сравнению с традиционными аналоговыми решениями, основные из которых:

стабильность параметров обработки;

возможность автоматической адаптации к условиям приёма;

возможность создания универсальных демодуляторов как по тактовой частоте, так и по виду модуляции, структура которых определяется программой, а аппаратная часть остаётся без изменений.

Переход от аналогового сигнала к цифровому на промежуточной частоте позволяет исключить недостатки аналогового способа формирования квадратурных сигналов, такие как невысокие стабильность и линейность, неидентичность каналов, нарушение квадратуры, трудности фильтрации.

Использование современной элементной базы (цифровых сигнальных процессоров (ЦСП) и программируемых логических интегральных схем (ПЛИС)) в демодуляторах при реализации алгоритмов ЦОС позволяет снизить массу, габариты и цену устройства, существенно повысить его надёжность.

Максимальная тактовая частота сигналов, с которыми могут работать демодуляторы, реализованные с использованием ЦСП общего применения не превышает сотен кГц. Максимальная тактовая частота сигналов для демодуляторов, реализованных с использованием ПЛИС составляет десятки МГц.

Микроэлектронная элементная база стремительно развивается, что позволяет упростить разработку, уменьшить объём и энергопотребление, улучшить характеристики демодуляторов. Появились микросхемы усилителей промежуточной частоты с регулируемым коэффициентом передачи, микросхемы формирователей квадратурных сигналов, микросхемы прямого синтеза частот, быстродействующие широкополосные АЦП и, что следует отметить особенно, специализированные сигнальные процессоры.

При стремительном росте современных мегаполисов трудоустройство, например, в Москве http://jobsic.ru/ не должно вызывать трудностей в поиске работы.

Производители специализированных интегральных схем (в частности, фирмы Intersil и Graychip) предлагают наборы специализированных сигнальных процессоров, предназначенных для построения высококачественных высокоскоростных демодуляторов сигналов. В их состав входят функциональные блоки, с помощью которых можно реализовать те или иные алгоритмы ЦОС. Это прежде всего фильтры с конечной импульсной характеристикой (КИХ) (в том числе, фильтры с децимацией или интерполяцией), а также интеграторы со сбросом, квадратурные перемножители, управляемые генераторы отсчётов синуса и косинуса, устройства перехода с одной частоты дискретизации на другую с применением интерполяционных фильтров (в зарубежной литературе такие устройства получили название “Resampler”), детекторы уровня сигнала, петли автоматического регулирования усиления (АРУ), детекторы и фильтры петель синхронизации по несущей и тактовой частотам, индикаторы захвата, устройства поиска сигнала по несущей частоте, формирователи мягкого решения для декодирования помехоустойчивых кодов. Конфигурация специализированных сигнальных процессоров и параметры их функциональных блоков определяются программой.

В автоматических измерительных системах иногда применяется модуляция измеряемого параметра (например ёмкости). Поэтому для получения управляющей команды требуется примените демодуляцию. По имеющийся информации модуляция приводит к выходному сигналу в виде прямоугольных импульсов, фаза которых зависит от направления рассогласования. Целью данной работы является поиск оптимального решения схемы таково фазового демодулятора.

Поскольку требуется обработка прямоугольных импульсов, целесообразно применить элементы цифровой техники.

Теоретические основы

Схема “И”  является универсальным базовым блоком, выполняющий логические функции.

Схема “И” может применяться в качестве модулятора. Рассмотрим основные принципы построения модуляторов и демодуляторов.

Модулятор может иметь высокую линейность лишь по одному  (модуляционному) входу. Второй вход (вход несущей) может запитываться переменным напряжением с постоянной амплитудой, причем уровень несущей может быть достаточно большим и вырождаться в функцию коммутации SН(t) (рис. 1,а).

Физически Это означает, что активные элементы модулятора при высоком уровне входного сигнала превращаются в синхронные ключи, при этом модулирующий сигнал UM (t) (рис. 1,б) эффективно коммутируется с частотой несущей SН(t), образуя выходной сигнал в виде (рис. 1,в).

(1)

Рис. 1. Диаграммы, поясняющие работу БМ  при воздействии функции коммутации

Таким образом, при использовании модулятора в режиме сильных сигналов один из сигналов (несущая) представляет собой симметричную прямоугольную волну единичной амплитуды SН(t) (рис. 1, а) первая гармоника которой  является полезной, а другие – нежелательны.

Используя разложение Фурье, несущую SН(t) можно представить в виде суммы членов бесконечного гармонического ряда с частотами кратными

где коэффициенты Фурье вычисляются по формуле

В случае для первой гармоники выходного напряжения (1) можно записать

(2)

где UН – напряжение колебания ограниченной несущей.

Рис. 2. Схема модулятора на аналоговом перемножителе.

Если на модулирующий вход подать сигнал с постоянной составляющей

(3)

где U0 – напряжение постоянной составляющей; UM и  - амплитуда и частота модулирующего напряжения; m=UM/U0, то на выходе модулятора в соответствием с выражением (2) будет получен амплитудно-модулированный сигнал

(4)

где  - уровень несущей амплитудно-модулированного сигнала.

При использовании демодулятора в режиме фазового детектирования (рис. 3) на входы перемножитель сигнала подают напряжения одной и той же частоты, но со сдвигом фаз на угол . Пусть один из сигналов будет , а второй , тогда на выходе БМ получим

(5)

Рис. 3. Фазовый демодулятор

Если с помощью ФНЧ отфильтровать составляющую с удвоенной частотой, то на выходе фазового демодулятора получим постоянное напряжение, пропорциональное косинусу угла .

(6)

Схема “И”

Логическая операция “И” для двух переменных X1 и X2 представляется как X1∙X2=Y, т. е. Y=1 только в том случае , когда X1=1 и X2=1 (если X1 истинно и X2 истинно, тогда Y истинно). Утверждение «истинно» принято отождествлять с состоянием 1 и противоположное утверждение отождествлять с состоянием 0 в цифровой схеме. В соответствии с этим таблица для операции “И”, охватывающая все возможные комбинации переменных X1 и X2 и соответствующей переменной Y, показана в таблице 1.

Работа микросхемы “И” проанализирована с помощью программы EWB

Которая позволяет установить взаимозависимости между входными сигналами с разными параметрами.

Практическая часть

Если рассмотреть временные масштабы кратности (2 в степени n) то можно видеть что в “серии” помещается не целое число импульсов. Экран осциллографа наглядно показывает ошибку вычисления длинны серии, т к присутствующий не целый импульс ( импульс не вошедший целиком в серию) считываться счётчиками будет как целый. Значит увеличивая частоту генератора высокочастотных импульсов ошибка будет стремиться к 0.

В нашей схеме, схема “и” открывает генератор прямоугольных импульсов ” y ” и задача стоит в том что бы посчитать количество импульсов выбираемых генератором “x” прошедших через элемент “и” пока он был открыт генератором “y”.

На этих схемах экраны осциллографов показывает целые пачки импульсов, значит при генерировании импульсов на  первом генераторе 50 (100) а на втором 1000 ошибка будет 5 (10)%.

Заключение

В результате проделанной работы:

Цель работы увязана с теоретическими предпосылками кодирования и декодирования информации.

Была освоена программа  компьютерного моделирования электронных схем  EWB.

Проанализирована работа демодулятора на основе цифровой микросхемы “И” в разных режимах.

Литература

1.                Свирид  В.Л. Микросхемотехника аналоговых электронных устройств: Учеб. Пособие для радиотехн. спец. вузов. – Дизайн ПРО, 1998. – 256с.

2.                Свирид  В.Л. Проектирование микроэлектронных устройств: Учеб. Пособие по курсу “Микросхемотехника”: В 4 ч. Ч.2: Методология, основы метрологии, проектирование и расчет электронно-управляемых образцовых проводимостей. – Мн.: БГУИР, 1994. – 76 с.

3.            Свирид  В.Л. Экспериментальная микросхемотехника: Лаб. Практикум по курсу “Микросхемотехника ”: В 3 ч. Ч. 1: Исследование дифференциальных и операционных усилителей. – Мн.: БГУИР, 1995. – 61 с.

4.            Свирид В.Л. Электронно-управляемые фазовращатели // Новые информационные технологии в науке и производстве: Материалы международ. науч. -техн. конф. – Мн.: БГУИР, 1998. – С. 189-192.

5.            Свирид  В.Л. Прецизионные источники опорного напряжения на основе полевых транзисторов // Радиотехника и электроника. – Мн.: ЗАО “Юникап”, 1999. – Вып. 24. – С.150-156.

6.            Свирид В.Л. Метод линеаризации и термостабилизации характеристик нелинейных элементов // Радиотехника – М.: ВНТОРЭиС им. А.С. Попова, 1991. – N11. – С. 56 – 58.

1. Настоящий Технический регламент Евразийского экономического сообщества (далее – ЕврАзЭС) «О безопасности зерна» (далее – технический регламент) распространяется на зерно, выпускаемое в обращение на территории государств-членов ЕврАзЭС и используемое для пищевых и кормовых целей, а также на процессы его производства, хранения, перевозки, маркировки, упаковки, обращения, утилизации и уничтожения.

Настоящий технический регламент не распространяется на зерно, предназначенное для семенных целей, и продукты переработки зерна.

2. Настоящий технический регламент устанавливает требования к зерну в целях защиты жизни и здоровья человека и животных, охраны окружающей среды, защиты имущества, а также предупреждения действий, вводящих в заблуждение потребителей (пользователей) относительно его назначения и безопасности.

Статья 2. Определения

В настоящем техническом регламенте используются следующие термины и их определения:

безопасность зерна – отсутствие недопустимого риска на этапах производства, хранения, перевозки, маркировки, упаковки, обращения, утилизации и уничтожения зерна, связанного с причинением вреда жизни, здоровью человека и животных, окружающей среде; а вы знаете что такое дорнит?

влажность зерна – физико-химически и механически связанная с тканями зерна вода, удаляемая в стандартных условиях определения;

вредная примесь – примесь растительного происхождения, опасная для здоровья человека и животных;

головневое зерно – зерно, у которого запачкана спорами головни бородка или часть поверхности;

зараженность зерна вредителями – наличие в межзерновом пространстве или внутри отдельных зерен живых вредителей в любой стадии их развития;

зерно – плоды злаковых, зернобобовых и масличных культур, используемые для пищевых и кормовых целей;

идентификация зерна – установление тождественности характеристик зерна его существенным признакам;

компетентный орган государства-члена ЕврАзЭС – наделенный полномочиями орган государства-члена ЕврАзЭС в области безопасности зерна;

обеззараживание зерна – химическое, радиационное или физическое воздействие на зерно с целью уничтожения вредителей и микроорганизмов;

обращение зерна – купля-продажа, в том числе экспорт и импорт, и иные способы передачи зерна на территории ЕврАзЭС; 3

очистка зерна – удаление сорной и зерновой примеси, ликвидация зараженности зерна с целью обеспечения стойкости зерна при хранении;

партия зерна – количество зерна одного наименования (вида), однородного по качеству, предназначенное к одновременной приемке, отгрузке и (или) хранению;

посторонний запах зерна – запах, не свойственный зерну данного наименования (вида), появляющийся в результате сорбции зерном пахучих посторонних веществ, а также появляющийся в результате неправильного хранения;

производство зерна – комплекс агротехнологических мероприятий, направленных на выращивание зерна;

риск – сочетание вероятности причинения вреда и последствий этого вреда для жизни и здоровья человека, имущества, окружающей среды, жизни или здоровья животных и растений;

розовоокрашенное зерно – зерно с розовой пигментацией оболочек преимущественно в области зародыша;

сушка зерна – технологическая операция, направленная на понижение влажности зерна;

перевозка зерна – перемещение партий зерна при его обращении;

уничтожение зерна – воздействие на зерно, исключающее его дальнейшее использование;

утилизация зерна – использование зерна не по целевому назначению;

фузариозное зерно – зерно, пораженное при созревании грибами рода фузариум, щуплое, легковесное, морщинистое, белесоватое, иногда с пятнами оранжево-розового цвета.

Статья 3. Правила обращения зерна на рынке

1. Зерно выпускается в обращение на рынке при его соответствии требованиям, установленным настоящим техническим регламентом, а также другими техническими регламентами ЕврАзЭС, действие которых на него распространяется.

2. Зерно, соответствие которого требованиям настоящего технического регламента не подтверждено, не должно быть маркировано знаком обращения продукции на рынке государств-членов ЕврАзЭС и не допускается к выпуску в обращение на рынке.

3. При обращении на рынке государств-членов ЕврАзЭС зерна, предназначенного на пищевые цели, создается система обеспечения его прослеживаемости на основе регистрации всех операторов, действующих в цепи производства, хранения, перевозки и обращения зерна. Порядок функционирования указанной системы устанавливается в соответствии с требованиями технического регламента ЕврАзЭС «О безопасности пищевой продукции». 4

Статья 4. Требования безопасности

1. Производство зерна осуществляется в соответствии с требованиями национального законодательства государств-членов ЕврАзЭС, обеспечивающими экологическую и фитосанитарную безопасность, сохранение и воспроизводство плодородия земель сельскохозяйственного назначения.

2. Почвы для производства зерна должны соответствовать требованиям, установленным национальным законодательством государств-членов ЕврАзЭС.

3. Предельно допустимые уровни токсичных элементов, микотоксинов, бензапирена, пестицидов, радионуклидов, вредных примесей и вредителей в зерне, предназначенном на пищевые цели, приведены в приложении 1 к настоящему техническому регламенту.

Предельно допустимые уровни токсичных элементов, микотоксинов, пестицидов, радионуклидов, вредных примесей и вредителей в зерне, предназначенном на кормовые цели, приведены в приложении 2 к настоящему техническому регламенту.

В случае применения при производстве зерна пестицидов, не указанных в приложениях 1, 2 к настоящему техническому регламенту, предельно допустимые уровни их остаточных количеств устанавливаются в соответствии с правилами и принципами Соглашения по техническим барьерам в торговле и Соглашения по применению санитарных и фитосанитарных мер Всемирной торговой организации, принятых по итогам Уругвайского раунда многосторонних торговых переговоров 15 апреля 1994 года в г. Марракеш.

4. Техническое состояние автотранспорта, сельскохозяйственной техники, машин и оборудования по применению удобрений и средств защиты растений, порядок их эксплуатации должны соответствовать требованиям национального законодательства государств-членов ЕврАзЭС.

5. Хранение зерна осуществляется в зернохранилищах, отвечающих экологическим, строительным, пожарным, санитарно-гигиеническим, фитосанитарным требованиям в соответствии с национальным законодательством государств-членов ЕврАзЭС.

6. Поверхности стен, потолков, несущих конструкций, дверей, пола производственных помещений, а также силосов и бункеров должны быть доступными для очистки и обеззараживания. Конструкции входных отверстий каналов активной вентиляции должны обеспечить предотвращение попадания в них атмосферных осадков.

7. Технологический процесс обработки зерна в зернохранилищах должен обеспечивать сушку, очистку и обеззараживание зерна до уровня, обеспечивающего безопасное хранение.

8. В зернохранилищах не допускается:

1) хранить совместно с зерном токсичные, горючие химические вещества, горюче-смазочные материалы и нефтепродукты;

2) применять внутри складских помещений машины с двигателями внутреннего сгорания. 5

9. Для обеззараживания зараженного вредителями зерна используются методы и средства, разрешенные к применению на территории государства-члена ЕврАзЭС.

Государства-члены ЕврАзЭС взаимно информируют друг друга о допущенных к применению на их территории средствах для обеззараживания зерна.

10. В зернохранилище в течение всего периода хранения зерна должен быть организован производственный контроль за влажностью, температурой, зараженностью вредителями, запахом и цветом зерна.

11. При хранении зерна в мешках на настилах и поддонах размеры штабелей и расстояние между ними не должны создавать препятствий для отбора проб из любого места и проведения технологических операций.

12. Для обеспечения безопасности зерна его перевозка осуществляется специально предназначенными для этих целей транспортными средствами. При перевозке зерна железнодорожным транспортом используются универсальные крытые вагоны или транспортное оборудование при наличии документа (санитарного паспорта), выданного в порядке, установленном на территории государства-члена ЕврАзЭС.

13. Конструкция грузовых помещений транспортных средств, используемых для перевозки зерна, должна обеспечивать возможность их мойки, обработки и дезинфекции, дезинсекции и дератизации, защиту зерна от загрязнения, а также препятствовать проникновению насекомых, животных, в том числе грызунов.

14. Очистка, мойка, обработка, дезинфекция, дезинсекция и дератизация железнодорожных транспортных средств и транспортного оборудования (контейнеров) для перевозки зерна должна осуществляться в порядке, установленном на территории государства-члена ЕврАзЭС.

15. Не допускается перевозка зерна в транспортных средствах, в которых перевозились сильно пахнущие, токсичные грузы.

16. Фитосанитарное состояние зерна и транспортных средств, используемых для перевозки зерна, определяется в соответствии с национальным законодательством государств-членов ЕврАзЭС в области карантина и защиты растений.

17. Зерно перевозится бестарным методом.

Допускается упаковка зерна в мешки и в контейнеры разного типа. Мешки зашивают, контейнеры плотно закрывают и маркируют любым удобным способом.

Маркировка зерна должна быть разборчивой, легкочитаемой, выполнена на русском языке и при необходимости на государственном языке государства-члена ЕврАзЭС.

18. В целях предупреждения действий, вводящих в заблуждение потребителей, каждая партия отгружаемого зерна сопровождается следующими документами:

фитосанитарный сертификат;

документ, подтверждающий качество зерна; 6

документ о подтверждении соответствия;

сертификат происхождения;

ветеринарный сертификат (на зерно, предназначенное на кормовые цели);

товаросопроводительный документ;

информация о наличии ГМО.

19. В прилагаемых документах должны содержаться:

1) местонахождение изготовителя;

2) основные показатели качества и безопасности зерна;

3) условия производства, хранения и перевозки зерна с указанием данных о применении пестицидов и даты последней обработки;

4) наименование и местонахождение уполномоченного представителя изготовителя, импортера, информация для связи с ним.

20. Зерно, не отвечающее требованиям настоящего технического регламента, подлежит утилизации или уничтожению.

Компетентный орган государства-члена ЕврАзЭС, на территории которого выявлено зерно, не соответствующее требованиям настоящего технического регламента, принимает решение о проведении экспертизы зерна и формирует комиссию в составе представителей компетентного органа, отправителя и получателя зерна, которая отбирает образец и направляет ее в аккредитованную в установленном порядке испытательную лабораторию (центр) для проведения испытаний. Выбор аккредитованной лаборатории (центра) осуществляется комиссией.

21. Зерно на период, необходимый для проведения экспертизы и принятия решения о возможности его утилизации или уничтожения, подлежит хранению в отдельных помещениях с указанием объема партии и соблюдением условий, исключающих доступ к зерну.

22. На основании результатов испытаний комиссия принимает решение об утилизации или уничтожении зерна.

23. Утилизация и уничтожение зерна осуществляются в соответствии с требованиями национального экологического законодательства государства-члена ЕврАзЭС.

24. Все расходы, связанные с перевозкой, хранением, экспертизой, утилизацией или уничтожением зерна, непригодного для использования по назначению, оплачиваются его владельцем.

Статья 5. Обеспечение соответствия требованиям безопасности

1. Соответствие зерна настоящему техническому регламенту обеспечивается выполнением его требований непосредственно либо выполнением требований взаимосвязанных с настоящим техническим регламентом стандартов.

Выполнение на добровольной основе требований указанных стандартов свидетельствует о презумпции соответствия требованиям настоящего технического регламента. 7

2. Перечень взаимосвязанных с настоящим техническим регламентом стандартов утверждает Комиссия по техническому регулированию, санитарным, ветеринарным и фитосанитарным мерам в торговле при Интеграционном Комитете ЕврАзЭС (далее – Комиссия ЕврАзЭС).

Порядок формирования Перечня взаимосвязанных с настоящим техническим регламентом стандартов определяется Комиссией ЕврАзЭС.

Статья 6. Подтверждение соответствия

1. Идентификация зерна осуществляется на основе анализа документов, характеризующих партию зерна, по визуальному осмотру ботанических признаков зерна, характерных для данного вида культуры, на основе испытаний продукции по показателям, либо на основе оценки основных потребительских свойств, органолептических показателей, требований к маркировке, упаковке, установленных в соответствующих нормативных документах.

2. Перед выпуском в обращение на рынке зерно должно быть подвергнуто процедуре подтверждения соответствия требованиям настоящего технического регламента.

3. Зерно подлежит подтверждению соответствия в форме принятия заявителем декларации о соответствии.

4. Подтверждение соответствия зерна, произведенного на территории государств-членов ЕврАзЭС, и зерна, ввозимого на территорию государств-членов ЕврАзЭС, проводится по единым правилам и схемам, установленным настоящим техническим регламентом.

5. Заявителем при обязательном подтверждении соответствия зерна требованиям настоящего технического регламента может быть зарегистрированное в соответствии с национальным законодательством государства-члена ЕврАзЭС на ее территории юридическое или физическое лицо (изготовитель, продавец, индивидуальный предприниматель или представительство иностранного изготовителя).

6. Заявитель вправе принять декларацию о соответствии на основании собственных доказательств или с участием третьей стороны. Схемы принятия декларации о соответствии приведены в приложении 3 к настоящему техническому регламенту.

7. Декларация о соответствии оформляется по единой форме, утвержденной в установленном порядке.

Декларация о соответствии подлежит регистрации в порядке, установленном национальным законодательством государств-членов ЕврАзЭС.

8. Декларация о соответствии подлежит переоформлению в следующих случаях:

при изменении требований технического регламента, а также при реорганизации юридического лица;

при изменении состава продукции, технической документации или технологического процесса производства, которые повлияли или могут повлиять на соответствие продукции установленным требованиям. 8

Переоформление декларации о соответствии осуществляется в порядке ее принятия.

Статья 7. Маркировка знаком обращения продукции на рынке государств-членов ЕврАзЭС

1. Зерно, соответствующее требованиям безопасности и прошедшее процедуру подтверждения соответствия согласно статье 6 настоящего технического регламента, должно иметь маркировку знаком обращения продукции на рынке государств-членов ЕврАзЭС.

2. Маркировка знаком обращения продукции на рынке государств-членов ЕврАзЭС осуществляется перед выпуском зерна в обращение.

3. Знак обращения продукции на рынке государств-членов ЕврАзЭС наносится на упаковку, а также приводится в прилагаемых к зерну документах.

4. Маркировка зерна знаком обращения продукции на рынке государств-членов ЕврАзЭС свидетельствует о соответствии требованиям всех технических регламентов ЕврАзЭС, распространяющихся на него и предусматривающих нанесение знака обращения продукции на рынке государств-членов ЕврАзЭС.

Статья 8. Защитительная оговорка

1. Компетентный орган государства-члена ЕврАзЭС, на территории которого выявлено зерно, не соответствующее требованиям настоящего технического регламента, обязан предпринять меры по ограничению, запрету выпуска в обращение зерна на своей территории, а также изъятию с рынка зерна, представляющего опасность для жизни и здоровья человека, окружающей среды.

2. Компетентный орган государства-члена ЕврАзЭС обязан уведомить Комиссию ЕврАзЭС и компетентные органы других государств-членов ЕврАзЭС о принятом решении с указанием причин принятия данного решения и предоставлением доказательств, разъясняющих необходимость принятия данной меры.

3. Основанием для применения статьи зашиты могут быть следующие случаи:

невыполнение статьи 4 настоящего технического регламента;

неправильное применение взаимосвязанных с настоящим техническим регламентом стандартов, указанных в статье 5 настоящего технического регламента, если данные стандарты были применены;

недостатки взаимосвязанных с настоящим техническим регламентом стандартов;

несоблюдение правил, изложенных в статье 6 настоящего технического регламента;

другие причины запрета выпуска зерна в обращение на рынке. 9

4. Если компетентные органы других государств-членов ЕврАзЭС выражают протест против решения, упомянутого в пункте 1 настоящей статьи, то Комиссия ЕврАзЭС безотлагательно проводит консультации с компетентными органами всех государств-членов ЕврАзЭС для принятия взаимоприемлемого решения.

Статья 9. Заключительные положения

1. Настоящий технический регламент вводится в действие по истечении двенадцати месяцев со дня ратификации международного договора о его принятии, в порядке, установленном национальным законодательством государств-членов ЕврАзЭС.

2. С момента введения в действие настоящего технического регламента нормативные правовые акты, действующие на территории государств-членов ЕврАзЭС, до приведения их в соответствие с настоящим техническим регламентом применяются в части, не противоречащей настоящему техническому регламенту.

3. До введения в действие настоящего технического регламента зерно, в отношении которого государствами-членами ЕврАзЭС установлены обязательные одинаковые требования, а также одинаковые формы и схемы обязательной оценки (подтверждения) соответствия (декларирование соответствия или сертификация), допускается к обращению на единой таможенной территории, если она прошла установленные процедуры оценки (подтверждения) соответствия на территории любого из государств-членов ЕврАзЭС.

___________________________ 10

Приложение 1

к Техническому регламенту ЕврАзЭС

«О безопасности зерна»

Введение.

Математические  и   научно-технические   расчеты   являются   важной   сферой применения  персональных  компьютеров.  Часто  они  выполняются  с   помощью программ,  написанных  на  языке  высокого  уровня,  например  Бейсике  или Паскале. Сегодня эту работу нередко выполняет обычный пользователь  ПК.  Для этого он вынужден изучать языки программирования  и  многочисленные,  подчас весьма тонкие капризные численные методы  математических  расчетов.  Нередко при этом из под руки способного физика, химика или инженера выходят  далёкие от совершенства программы.

Это не вполне нормальное положение может изменить к лучшему применение интегрированных программных  систем  автоматизации  математических  расчетов (Eureka,  MathCAD,  MatLab  и  др.).  Здесь  рассматриваются  возможности одной из таких систем — MathCAD.

Фирма MathSoft Inc.(США) выпустила первую версию  системы  в  1986  г. Главная отличительная особенность системы MathCAD заключается в  её  входном языке, который максимально приближён к естественному математическому  языку, используемому как  в  трактатах  по  математике,  так  и  вообще  в  научной литературе. В ходе работы с системой  пользователь  готовит  так  называемые документы.  Они  одновременно  включают  описания   алгоритмов   вычислений, программы управляющие работой систем, и результат  вычислений.  По  внешнему виду тексты мало напоминают обычной программы.

Возможности системы.

Mathcad —это популярная система компьютерной математики, предназначенная  для автоматизации решения массовых математических задач в самых различных  областях науки, техники и образования. Название системы происходит от двух  слов — MATHematica (математика) и CAD (Computer Aided Design — системы  автоматического проектирования, или САПР). Так что вполне правомерно  считать Mathcad математическими САПР.

Сегодня различные версии Mathcad являются математически ориентированными универсальными системами, которые далеко опережают в развитии системы электрических плит б у

Помимо собственно вычислений, как численных, так  и аналитических, они позволяют с блеском решать сложные оформительские  задачи, которые с трудом даются популярным текстовым редакторам или  электронным таблицам. С помощью Mathcad можно, например, готовить статьи,  книги, диссертации, научные отчеты, дипломные и курсовые проекты не только  с качественными текстами, но и с легко осуществляемым набором самых  сложных математических формул, изысканным графическим представлением  результатов вычислений и многочисленными «живыми» примерами. А применение  библиотек и пакетов расширения обеспечивает профессиональную ориентацию  Mathcad на любую область науки, техники и образования.
К важным достоинствам новых версий Mathcad относятся настройка под любой мало-мальски известный тип печатающих устройств, богатый набор шрифтов, возможность  использования всех инструментов Windows, прекрасная графика и современный многооконный интерфейс. В новые версии Mathcad включены эффективные средства оформления документов в цвете, возможность создания анимированных (движущихся) графиков и звукового сопровождения. Тут же текстовый, формульный и графический редакторы, объединенные с мощным вычислительным потенциалом. Предусмотрена и возможность объединения с другими математическими и графическими системами для решения особо сложных задач. Отсюда и название таких систем — интегрированные системы.

Впрочем, в решении задач интеграции создатели Mathcad пошли намного дальше — эта система обеспечивает подлинную интеграцию с целым рядом других математических, графических и офисных систем. Для этого в неё включен специальный системный интегратор MathConnex. Не давно вышла новейшая версия MathCad 14. В ней существенно увеличено число встроенных функций, улучшены графические возможности, повышены скорость вычислений и удобство работы. На MathCad 14 построена моя Курсовая работа.

Состав системы Mathcad.
Как интегрированная система Mathcad 14 содержит следующие основные
компоненты:
1. Редактор документов — редактор с возможностью вставки математических выражений, шаблонов графиков и текстовых комментариев;
2. MathConnex — системный интегратор, обеспечивающий интеграцию Mathcad с рядом иных программных продуктов;
3. Центр ресурсов — система управления ресурсами системы;
4. Электронные книги — электронные книги с описанием типовых расчетов в различных областях науки и техники;
5. Справочная система — система для получения справочных данных по тематическому и индексному каталогу, а также для поиска нужных данных по ключевому слову или фразе;
6.Быстрые шпаргалки  QuickSheets — короткие примеры с минимальными комментариями, описывающие применение всех встроенных операторов и функций системы;
7. Броузер Интернета — собственное средство выхода в Интернет.
Системы реализуют типовые и весьма обширные возможности Windows 95/98/NT/XP, включая доступность множества шрифтов, работу со всеми типами принтеров, одновременное выполнение нескольких разнохарактерных задач и (в последних версиях) реализацию технологии обмена объектами OLE2. В режиме редактирования возможна одновременная работа с рядом документов и перенос объектов из одного окна в другое. Предусмотрен также импорт любых графических изображений — от простых и специальных графиков функций до многокрасочных репродукций художественных произведений. Введены средства анимации рисунков и воспроизведения видеофайлов со звуковым стереофоническим сопровождением. Это наряду с улучшенной визуализацией сложных расчетов позволяет пользователю готовить электронные статьи и книги высокого качества. Начиная с версии Mathcad 8.0, было предусмотрено упрощенное построение двумерных графиков и вращение трехмерных графиков мышью. Теперь в версию Mathcad 14 введено упрощенное построение и трехмерных графиков. Особый интерес представляют встраиваемые в систему электронные книги, содержащие справки и примеры применений системы по ряду разделов математики, механики, физики, электротехники и радиотехники, а также по интерфейсу системы. Справки содержат математические формулы и иллюстрации. Можно выделить нужную справку (формулу или рисунок) и перенести ее в текст документа. Библиотеки и пакеты расширений системы Mathcad 14 — еще одно мощнейшее средство расширения возможностей системы и ее профессиональной ориентации на решение задач в различных предметных областях. Особо надо отметить системный интегратор MathConnex. По существу это отдельное приложение, обеспечивающее использование в составе одного документа блоков из разных систем, например Mathcad, Excel, MATLAB и др. Интеграции различных математических и графических систем, несомненно, принадлежит будущее компьютерной математики, и MathConnex — хорошее начало этому. Работа с символами кириллицы.

Все версии Mathcad под Windows позволяют работать как с латинскими буквами, так и с кириллицей (буквами русского алфавита), греческим алфавитом и вообще с любыми символами, доступными в Windows. Более того, благодаря применению масштабируемых TTF-шрифтов можно управлять как размером символов, так и их начертанием (делая буквы прямыми или наклонными, тонкими или жирными). Все это дает возможность готовить документы и электронные книги высокого качества как на английском, так и на русском языках. Впрочем, не стоит забывать, что это достоинство — результат работы системы в среде Windows, которая может быть русифицированной. Это порой ведет к разноязычности надписей на элементах интерфейса. Греческие символы и математические спецзнаки раньше были недоступны в текстовых комментариях, теперь же и этот недостаток полностью устранен.

Понятие о входном языке общения c компьютером, сравнение 2-х программных сред Delphi и MathCad.
Понятие о входном языке общения и языке реализации Mathcad Как следует из вышесказанного, общение пользователя с системой Mathcad происходит на уровне так называемого входного языка, максимально приближенного к обычному языку описания математических задач. Поэтому решение таких задач не требует программирования в общепринятом смысле — написания программ на некотором промежуточном языке или в машинных кодах. Вот, к примеру, как выглядит вычисление квадрата переменной х с заданным значением х=3 на популярном языке Delphi и на Mathcad:

Программа на Delphi
{смотрите в оригинале, по ссылке выше}

Программа на MAthcad
{смотрите в оригинале, по ссылке выше}

Нетрудно заметить, что запись выражений на Mathcad куда более естественна, чем на Delphi. К тому же она существенно короче. Эти достоинства проявляются еще сильнее при более сложных вычислениях. Тем не менее это не означает, что в системе нет своего языка программирования. В действительности он есть, но это математически ориентированный особый язык программирования сверхвысокого уровня, используемый в основном как язык диалога с системой. Входной язык Mathcad относится к интерпретируемому типу. Это означает, что, когда система опознает какой-либо объект, она немедленно исполняет указанные в блоке операции. Объектами системы могут быть формульные, текстовые и графические блоки. При этом формульные блоки могут иметь особые признаки — атрибуты, например, активности, пассивности и оптимизации. Важно сразу учесть, что Mathcad выполняет действия над блоками в строго определенном порядке — блоки анализируются (оцениваются) слева направо и сверху вниз. Это означает, что блоки нельзя располагать в документе произвольно. Блоки, готовящие какие-либо операции, должны предшествовать блокам, которые выполняют эти операции. Исключением являются блоки с глобальным определением (они также будет рассмотрены позже). Их можно располагать в любом месте документа, например в конце. В подавляющем большинстве расчетных задач входной язык общения с Mathcad позволяет задавать их решение в виде вводимых с помощью операторов и функций математических формул и указывать тип желаемых результатов (таблицы или графики). Специальные приемы предусмотрены лишь для задания циклического изменения переменных и создания так называемых ранжированных переменных, имеющих набор значений.
Обратим внимание на то, что визуально-ориентированный язык общения системы Mathcad отличается от языка реализации системы, то есть обычного языка программирования высокого уровня, на котором написана система. Языком реализации системы Mathcad является один из самых мощных языков высокого уровня — C++. По существу, входной язык системы — промежуточное звено между скрытым от пользователя языком документа и языком реализации системы. По мере того как пользователь создает (средствами текстового, формульного и графического редакторов) в окне редактирования объекты (тексты, формулы, таблицы и графики), система сама составляет программу на некотором промежуточном языке связи, которая хранится в оперативной памяти до тех пор, пока не будет записана на диск в виде файла с расширением. mcd. Однако важно подчеркнуть, что от пользователя не требуется знание языков программирования (реализации и связи), достаточно освоить приближенный к естественному математическому языку входной язык системы. В версии Mathcad 14 значительно снижены требования и к знанию даже входного языка. Практически все операторы, имеющие вид привычных математических символов, можно выбирать мышью в палитрах математических объектов, а большинство математических функций (например, sin, cos, ехр и т. д.) имеют естественную форму задания, например, sin (х) так и вводится — sin (х). К тому же есть возможность выбора функций из списка, имеющегося в специальном окне, что резко уменьшает вероятность ошибок при вводе. Этот список выводится с помощью кнопки f (x) на панели инструментов. В Mathcad эффективно решена проблема сквозной передачи данных от одного объекта к другому, например, от одного математического выражения к другому, от него к таблицам, от таблиц к графикам и т. д. Поэтому изменение в любой формуле или в задании входных данных тут же ведет к пересчету задачи по всей цепи взаимодействия объектов (это не относится, однако, к символьным операциям, реализуемым с помощью команд меню).

Средства повышенной эффективности вычисления.
Средства повышения эффективности вычислений и их оптимизация Как отмечалось, входной язык системы Mathcad — интерпретируемый. В интерпретаторах, например, Delphi, листинг программы пользователя анализируется системой сверху вниз (а в пределах строки — слева направо), и любые указания в программе тут же выполняются. Так же просматриваются блоки в системе Mathcad. Как только блок опознается, система автоматически запускает внутренние подпрограммы для выполнения необходимых действий, например, вычисления по формуле, вывода таблицы значений вектора, построения рисунка по его шаблону и т. д. Интерпретаторы работают медленно, поэтому не случайно, что пользователи, работавшие со старыми версиями Mathcad, отмечали медлительность систем, особенно при сложных вычислениях и при построении графиков. Медлительность является и следствием работы системы в графическом режиме, когда малейшее изменение содержания экрана требует его полной перерисовки.

В последние версии Mathcad введена экспертная система SmartMath. Эта система старается использовать при численных вычислениях конечные формулы, полученные в результате символьных (аналитических) преобразований. Часто (хотя и не всегда) это дает значительное ускорение вычислений в сравнении с их реализацией численными методами. Операция оптимизации вычислений с помощью системы SmartMath вводится специальными атрибутами (знак * у формул) и словами — директивами. Их число в новых версиях Mathcad значительно увеличено, и для ввода операторов и директив символьной математики добавлена специальная палитра. Таким образом система SmartMath превратилась в полноправного члена семьи Mathcad. Наиболее развит этот подход в самом мощном варианте системы — Mathcad 14 Premium, в состав которой введено оптимизирующее расширение The Expert Solver, автоматически включающее «на всю катушку» средства SmartMath.

Средства расширения систем Mathcad Начиная с версии Mathcad PLUS 5.0 в систему введена возможность ее расширения функциями, которые задаются обычными программами на языке С или C++. Однако это не позволяет эффективно и просто решить проблему расширения. На С или C++ хорошо программируют системные программисты, но они весьма редко разбираются в сути математических задач. Как отмечалось, начиная с версии Mathcad PLUS 6.0 у системы появилась весьма изящная возможность записи встроенных в документ программных модулей, реализующих типовые управляющие структуры и записанных в виде обычных программ. Так что теперь Mathcad предоставляет программистам полную свободу для самовыражения. Средством локального расширения системных возможностей являются также функции пользователя. Однако в наивысшей степени средства расширения системы Mathcad представлены сменными проблемно-ориентированными электронными книгами, библиотеками и пакетами расширения. Они позволяют настроить систему на наиболее эффективное решение задач в любой области науки и техники — в математике, физике и химии, в астрономии, механике, электротехнике и радиотехнике, в биологии и экономике, в финансах, статистике и т. д. Электронные книги — это пакеты для решения задач в определенной области науки и техники, ориентированные на типовые средства систем класса Mathcad. Пакеты расширения — это укрупненные библиотеки, поставляемые с электронными книгами, учитывающими новые операторы и функции, которые пакеты расширения вводят в базовую систему Mathcad. Входящие в них электронные книги нельзя использовать без соответствующих библиотек. Библиотеки — это комплекты электронных книг и пакетов расширения.

Ввод формул.

Формулы — основные объекты рабочего листа. Новый объект по умолчанию является формулой. Чтобы начать ввод формулы, надо установить крестообразный курсор в нужное место и начать ввод букв, цифр, знаков операций. При этом создается область формулы, в которой появляется уголковый курсор, охватывающий текущий элемент формулы, например имя переменной (функции) или число. При вводе бинарного оператора по другую сторону знака операции автоматически появляется заполнитель в виде черного прямоугольника. В это место вводят очередной операнд. Для управления порядком операций используют скобки, которые можно вводить вручную. Уголковый курсор позволяет автоматизировать такие действия. Чтобы выделить элементы формулы, которые в рамках операции должны рассматриваться как единое целое, используют клавишу ПРОБЕЛ. При каждом ее нажатии уголковый курсор «расширяется», охватывая элементы формулы, примыкающие к данному. После ввода знака операции элементы в пределах уголкового курсора автоматически заключаются в скобки. Элементы формул можно вводить с клавиатуры или с помощью специальных панелей управления. Панели управления открывают с помощью меню View (Вид) или кнопками панели управления Math (Математика). Для ввода элементов формул предназначены следующие панели:
. панель управления Arithmetic (Счет) для ввода чисел, знаков типичных математических операций и наиболее часто употребляемых стандартных функций;
. панель управления Evaluation (Вычисление) для ввода операторов вычисления и знаков логических операций;
. панель управления Graph (График) для построения графиков;
. панель управления Matrix (Матрица) для ввода векторов и матриц и задания матричных операций;
. панель управления Calculus (Исчисление) для задания операций, относящихся к математическому анализу;
. панель управления Greek (Греческий алфавит) для ввода греческих букв (их можно также вводить с клавиатуры), если сразу после ввода соответствующего латинского символа нажимать сочетание клавиш CTRL+G, например [a][CTRL+G] — (, [W][CTRL+G]— ();
. панель управления Symbolic (Аналитические вычисления) для управления аналитическими преобразованиями.

Введенное выражение обычно вычисляют или присваивают переменной. Для вывода результата выражения используют знак вычисления, который выглядит как знак равенства и вводится при помощи кнопки Evaluate Expression (Вычислить выражение) на панели инструментов Evaluation (Вычисление).

{смотрите в оригинале, по ссылке выше}

Стандартные и пользовательские функции.

Произвольные зависимости между входными и выходными параметрами задаются при помощи функций. Функции принимают набор параметров и возвращают значение, скалярное или векторное (матричное). В формулах можно использовать стандартные встроенные функции, а также функции, определенные пользователем. Чтобы использовать функцию в выражении, надо определить значения входных параметров в скобках после имени функции. Имена простейших математических функций можно ввести с панели инструментов Arithmetic (Счет). Информацию о других функциях можно почерпнуть в справочной системе. Вставить в выражение стандартную функцию можно при помощи команды Insert > Function (Вставка > Функция). В диалоговом окне Insert Function (Вставка функции) слева выбирается категория, к которой относится функция, а справа — конкретная функция. В нижней части окна выдается информация о выбранной функции. При вводе функции через это диалоговое окно автоматически добавляются скобки и заполнители для значений параметров. Пользовательские функции должны быть сначала определены. Определение задается при помощи оператора присваивания. В левой части указывается имя пользовательской функции и, в скобках, формальные параметры — переменные, от которых она зависит. Справа от знака присваивания эти переменные должны использоваться в выражении. При использовании пользовательской функции в последующих формулах ее имя вводят вручную.

В диалоговом окне Insert Function (Вставка функции) оно не отображается. Приведем обозначения основных из них:
1. Тригонометрические и обратные функции:
sin (z), cos (z), tan (z), asin (z), acos (z), atan (z)
z — угол в радианах
2. Гиперболические и обратные функции:
sinh (z), cosh (z), tanh (z), asinh (z), acosh (z), atanh (z)
3. Экспоненциальные и логарифмические:
exp (z) — ez
ln (z) — натуральный логарифм
log (z) — десятичный логарифм
4. Cтатистические функции:
mean (x)    — среднее значение
var (x)     — дисперсия
stdev (x)   — среднеквадратическое отклонение
cnorm (x) — функция нормального рапределения
erf (x)     — функция ошибки
Г(x) — гамма-функция Эйлера
5. Функции Бесселя:
J0 (x), J1 (x), Jn (n,x)    — функции Бесселя первого порядка
Y0 (x), Y1 (x), Yn (n,x) — функции Бесселя второго порядка
6. Функции комплексного переменного:
Re (z)      — вещественная часть комплексного числа
Im (z)      — мнимая часть комплексного числа
arg (z)     — аргумент комплексного числа
7. Преобразование Фурье:
U:=fft (V)  — прямое преобразование (V- вещественное)
V:=ifft (U) — обратное преобразование (V- вещественное)
U:=cfft (V) — прямое преобразование (V- комплексное)
V:=icfft (U) — обратное преобразование (V- комплексное)
8. Корреляционная функция — позволяет рассчитывать коэффициент
корреляции двух векторов vx и vy и определить уравнение линейной регрессии:
corr (vx,vy) — коэффициент корреляции
slope (vx,vy) — коэффициент наклона линии регрессии
intercept (vx,vy) — начальная координата линии регрессии
9. Линейная интерполяция:
linterp (vx,vy,x)
vx,vy- векторы значений аргумента и функций.   x- значение аргумента, для  которого проводится интерполяция
10. Функция для определения корней алгебраических и трансцендентных уравнений:
root (уравнения, переменная) — значение переменной, когда уравнение равно нулю
11. Датчик случайных  чисел:
rnd (x) — случайное число с равномерным распределением от 0 до x
12. Целая часть переменной:
floor (x) — ближайшее наименьшее целое число
ceil (x) — ближайшее наибольшее целое число
13. Выделение остатка:
mod (x,y) — остаток от деления x на y
14. Остановка итерации:
until (x,y) — когда x<0
15. Функция условного перехода:
if (условие,x,y) — если условие выполняется, то функция равняется x, иначе y
{смотрите в оригинале, по ссылке выше}
Построение графиков.

Чтобы построить двумерный график в координатных осях Х-У, надо дать  команду  Insert> Graph > X-Y Plot (Вставка > График > Декартовы координаты). В  области размещения графика находятся заполнители для указания отображаемых  выражений и диапазона изменения величин. Заполнитель у середины оси  координат предназначен для переменной или выражения, отображаемого по этой  оси. Обычно используют диапазон или вектор значений. Граничные значения по  осям выбираются автоматически в соответствии с диапазоном изменения  величины, но их можно задать и вручную. В одной графической области можно  построить несколько графиков. Для этого надо у соответствующей оси перечислить несколько выражений через запятую. Разные кривые изображаются  разным цветом, а для форматирования графика надо дважды щелкнуть на  области графика. Для управления отображением построенных линий служит  вкладка Traces (Линии) в открывшемся диалоговом окне. Текущий формат каждой линии приведен в списке, а под списком расположены элементы  управления, позволяющие изменять формат. Поле Legend Label (Описание)  задает описание линии, которое отображается только при сбросе флажка Hide  Legend (Скрыть описание). Список Symbol (Символ) позволяет выбрать маркеры для отдельных точек, список Line (Тип линии) задает тип линии, список  Color (Цвет) — цвет. Список Type (Тип) определяет способ связи отдельных  точек, а список Width (Толщина) — толщину линии. Точно так же можно  построить и отформатировать график в полярных координатах. Для его  построения надо дать команду Insert > Graph > Polar Plot (Вставка > График  > Полярные координаты). Для построения  простейшего трехмерного графика,  необходимо задать матрицу значений. Отобразить эту матрицу можно в виде  поверхности — Insert > Graph > Surface Plot (Вставка > График >  Поверхность), столбчатой диаграммы — Insert > Graph > 3D Bar Plot (Вставка  > График > Столбчатая диаграмма) или линий уровня — Insert > Graph >  Contour Plot (Вставка > График > Линии уровня).

Для отображения векторного поля при помощи команды Insert > Graph > Vector Field Plot (Вставка > График > Поле векторов) значения матрицы должны быть комплексными. В этом случае в каждой точке графика отображается вектор с координатами, равными действительной и мнимой частям элемента матрицы. Во всех этих случаях после создания области графика необходимо указать вместо заполнителя имя матрицы, содержащей необходимые значения. Для построения параметрического точечного графика командой  Insert > Graph > 3D Scatter Plot (Вставка > График > Точки в пространстве) необходимо задать три вектора с одинаковым числом элементов, которые соответствуют х- , у- и  z-координатам точек, отображаемых на графике. В области графика эти три вектора указываются внутри скобок через запятую.

Аналогичным образом можно построить поверхность, заданную параметрически. Для этого надо задать три матрицы, содержащие, соответственно, х- , у- и z- координаты точек поверхности. Теперь надо дать команду построения поверхности Insert > Graph >Surface Rot (Вставка > График > Поверхность) и указать в области графика эти три матрицы в скобках и через запятую. Таким образом можно построить практически любую криволинейную поверхность, в том числе с самопересечениями.
{смотрите в оригинале, по ссылке выше}

Например 3D Surfase Plot график функции

Или функция в 3D Bar Plot

Примеры решений задач.

В качестве примеров программирования я взял 2 задачи:

1) Движение тела в однородном поле с учётом силы сопротивления
Тело бросили под углом к горизонту в однородном поле тяжести. Начальные координаты,
скорость тела и коэффициент сопротивления воздуха известны. Напишите дифференциальное уравнение и постройте траекторию движения тела.

Прежде чем построим график, где будут силы сопротивления, построим график, где нет силы сопротивления, а потом с силой сопротивления и сравним графики.

Мы  видим параболу.
Теперь посмотрим график,  с силой сопротивления.

Графики существенно отличаются

2)Колебательное движение

Имеется колебательная система, состоящая из тела, подвешенного на пружине. Её вывели из состояния равновесия и предоставили самой себе. Получите график колебательного движения и фазовую кривую.

Фазовый портрет:

Литература:

1.    Симонович С.В. «Информатика Базовый курс». М., 2001.
2.    Майер Р.В. «Решение физических задач с помощью пакета MathCAD»
Г., 2006.
3.    Дьяков В. «MathCad». М., 2003.
4.    Плис А.И. Сливина Н.А. «MathCad математический практикум». М., 2005.
5.    http://rrc.dgu.ru/res/exponenta/soft/MathCad/ MathCad.asp.htm

План реферата.

1.       Введение, основные определения.

2.       Статистика ЧС.

3.       ЧС техногенного характера, виды и классификации, иллюстрации.

4.       Человеческий аспект, определение и его влияние на ЧС

5.       Вывод.

Введение.

На определенных этапах истории человеческие сообщества испытывали и продолжают испытывать на себе воздействие негативных факторов, именуемых по-разному — бедствие, катастрофа, катаклизм, чрезвычайная ситуация (ЧС).

Наиболее общий признак всех вышеперечисленных понятий — это выход за рамки нормального, привычного. Например, слово экстремальный (от лат. extremum — крайний) означает крайний, выходящий за рамки обычного по трудности, сложности.
В широком смысле чрезвычайную ситуацию (в дальнейшем ЧС) можно определить как совокупность сложившихся к данному моменту негативных факторов, создающих определенную обстановку, в которой происходит существенное отклонение от нормального процесса.

Статистика ЧС по состоянию на 1 октября 2009 г., цифры, заставляющие задуматься...

С начала 2009 года на территории Южного федерального округа произошло 46 ЧС, из них техногенных — 27, природного — 11, биолого-социального характера — 5, д.т.п. — 10, терактов — 3.

В результате чрезвычайных ситуаций пострадало 364 человека, спасено 233, погибло 131.  Материальный ущерб составил более 2 млрд.400 млн. руб.

История человеческого сообщества

Под нормальным понимается такое протекание процесса или явления, к которому население и производство приспособились путем длительной эволюции, опыта, развития, отклонение от которого воспринимается как негативное.

ЧС — общее понятие, которое предполагает помимо общей оценки сложившейся негативной обстановки привлечение различных ресурсов для ее ликвидации, которые этой обстановкой не затронуты.

ЧС Техногенного характера

Это аварии, пожары, взрывы и т.п. спровоцированные хозяйственной деятельностью человека. По мере насыщения производства и сферы услуг современной техникой и технологией резко возрастает число вышеуказанных катастроф.

К ЧС техногенного характера относятся:

Транспортные аварии

Транспортная авария

Это экстремальное событие на транспорте или являющееся следствием случайных внешних воздействий, повлекшее за собой повреждение транспортных средств, человеческие жертвы и материальный ущерб.

Пожары и взрывы

Взрыв и горение автомобиля

Пожары и взрывы – самые распространенные ЧС в современном мире, наносящие большой материальный ущерб и связанные с гибелью людей, а также ущерб окружающей среде, психологический эффект и т.д. По химической природе это разновидности неконтролируемого горения.

А как вы думаете,  Работа в Киеве, связанная со взрывами компенсируется государством?

Аварии с выбросом (угрозой выброса) сильнодействующих ядовитых веществ

Выброс ядовитых веществ

СДЯВ — Это обращающиеся в больших количествах в промышленности и на транспорте токсические химические вещества, способные в случае разрушения (аварий на объектах) легко переходить в атмосферу и вызывать массовые поражения людей.

Аварии с выбросом (угрозой выброса) радиоактивных веществ (РВ)

Выброс радиоактивных веществ на Чернобыльской АЭС в 1986

Воздействие радиации приводит к гибели живых организмов. В результате радиационного заражения развивается лучевая болезнь, нарушающая генетику организма. Появление излучения связано с функционированием предприятий, и использующих радиоактивные материалы, авариями на ядерных установках и деятельностью организаций по переработке и захоронению радиоактивных отходов.

Аварии с выбросом (угрозой выброса) биологически опасных веществ БОВ

Выброс биологически опасных веществ

Биологически опасные вещества БОВ – называют вещества, способные вызвать массовые инфекционные заболевания людей и животных при попадании в организм в ничтожно малых количествах. К БОВ относятся болезнетворные микробы и бактерии возбудители различных особо опасных инфекционных заболеваний: чумы, холеры, натуральной оспы, сибирской язвы и т.д.

Внезапное обрушивание зданий

Обрушенное здание

Этот тип аварий обычно инициируется каким-то побочным фактором.

Например, скопление людей, машин, активная деятельность в разгар рабочего дня.

Значительное число разрушений зданий и сооружений происходит из-за несоблюдения установленных правил строительства на просадочных грунтах и дефектов инженерно-геологических изысканий оснований строящихся объектов, а также из-за недостаточного обоснования прочности зданий, конструкций и деталей.

Авария на электроэнергетических системах

Делятся на:

1.      Аварии на автономных электростанциях с долговременным перерывом электроснабжения

2.      Аварии на электорэнергитических сетях с долговременным перерывом электроснабжения потребителей и территорий

3.      Выход из строя транспортных электрических контактных сетей

Аварии в коммунальных системах жизнеобеспечения

Аварии на коммунальных системах жизнеобеспечения

В основном происходят в городах и крупных поселках, где наблюдается большое скопление людей, промышленных предприятий. Помимо материального ущерба такие аварии наносят серьезный моральный ущерб и имеют негативные последствия среди населения.

Происходят:

1.      На канализационных системах

2.      На тепловых сетях

3.      В системах водоснабжения

4.      На коммунальных газопроводах

Аварии на очистных сооружениях

Две группы аварий:

1.      На очистных сооружениях сточных вод промышленных предприятий с выбросом более 10 тонн.

2.      На очистных сооружениях промышленных газов с массовым выбросом загрязняющих веществ.

Гидродинамические аварии

Авария на Саяно-Шушенской ГЭС 07.09.09

Это аварии на сооружениях или естественных образованиях, создающих разницу уровней воды до и после него.

Гидродинамические объекты – плотины, водозаборные станции запруды для различных целей.

Разрушение или прорыв объекта происходит либо под воздействием сил природы, либо под воздействием человека.

Гидродинамическая авария – это чрезвычайное событие следствие неуправляемое перемещение больших масс воды несущих разрушение и затопление обширных территорий.

Человеческий аспект.

Разберемся с определениями:

Что же такое «аспект»?

АСПЕКТ – точка зрения, взгляд на что-либо (из толкового словаря русского языка), таким образом, понятие «человеческий аспект» это — взгляд на что-либо с точки зрения особенностей человеческой психики, его эмоциональных и психофизической особенностей. «Человеческий аспект» — понятие очень общее и как правило, в основном, применяют выражение – «человеческий фактор».

Человеческий фактор — устойчивое выражение, которым обозначают психические способности человека как потенциальный и актуальный источник (причину) информационных проблем, либо проблем управления техникой (коллизий) при использовании этим человеком современных технологий. Данное выражение используется чаще всего для объяснения причин катастроф и аварий пассажирских самолётов, повлёкших за собой значительные человеческие жертвы.

Вывод.

Таким образом, можно однозначно сказать, что основной причиной всех техногенных катастроф является человеческий фактор (человеческий аспект, вмешательство человека), а именно: плохая обученность человека, невнимательное отношение, пренебрежение к возложенным функциям, все эти факторы, как вместе, так и в отдельности могут привести к печальным последствиям, описанным выше.

Литература.

1.       БЭКМ (Большая Энциклопедия Кирилла и Мефодия).

2.       http://www.survive.ru/chs.htm Чрезвычайные ситуации

3.       http://ru.wikipedia.org/wiki/Человеческий_фактор

4.       http://images.yandex.ru/ Ядекс картинки