Физико-математические науки. Рубрика в журнале - Международный журнал гуманитарных и естественных наук
Решение конкурентных задач взаимодействия популяций на примере модели Лотки-Вольтерры
Статья научная
Модель Лотки-Вольтерры служит фундаментальным инструментом для анализа динамики популяций в экосистемах и биотехнологических процессах. В статье детально рассмотрены принципы работы этой математической системы, её практическое применение в биотехнологии, а также роль в изучении межвидовых взаимодействий и оптимизации промышленных процессов. Произведен анализ возможностей расширения классической модели для описания многовидовых систем и сложных пищевых цепей, прогнозирования эпидемиологических процессов путём адаптации модели для анализа распространения инфекционных заболеваний и разработки стратегий борьбы с антибиотикорезистентностью. Рассмотрены ее основные преимущества: адаптивность, точность, междисциплинарность. Особое внимание уделено современным модификациям модели при вмешательстве в природные экосистемы, расширяющим её применимость в условиях глобальных экологических вызовов. Доказывается, что модель Лотки-Вольтерры не просто историческое наследие, а живой фундаментальный инструмент для решения глобальных вызовов нашего времени, позволяет не только объяснять наблюдаемые явления, но и прогнозировать долгосрочные последствия вмешательства в экосистемы.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей работе выполнен анализ статистической взаимосвязи между телеконнекционным индексом циркуляции EP/NP (East Pacific-North Pacific) и количеством атмосферных осадков летнего сезона на территории дальневосточного региона (координатная область 48-55 с.ш., 125-140 в.д.). Рассчитаны спектры вейвлет-когерентности для анализируемых параметров. Определены области с высоким значением коэффициента когерентности. Установлено наличие совместных колебаний анализируемых параметров с периодами 6-8, 8-12 лет. Определены разности фаз колебаний и временные интервалы их локализации. Сделаны предположения о происхождении колебаний и установлено соответствие с результатами других авторов.
Бесплатно
Связь структурных характеристик в иерархии динамики временных рядов живой и неживой природы
Статья научная
Исследования структурных характеристик в иерархии динамики временного ряда показали, что на третьем уровне иерархии адаптивные реакции сосны обыкновенной, произрастающей в засушливой климатической зоне, более адекватны к увеличению количества осадков, а в условиях холодного климата этой же зоны, адаптивные реакции находятся в большей динамической зависимости от снижения солнечной активности.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается возможности и применение беспилотников в наше время. Анализируются математическая модель алгоритма уклонения от препятствий в автономном режиме с построением гистограммы векторного поля и способы программирования автономного полета на основе авторского алгоритма Цюрихского университета. Приводится оценка эффективности алгоритмов и способы их модернизации.
Бесплатно
Создание сверхрешетки из атомов кремния на поверхности тонкой пленки полимера
Статья научная
В данной статье рассматриваются электронные, оптические, механические и термические свойства сверхрешеток из кремния, с помощью квантово-химических расчетов предложено три способа построения кремниевой сверхрешетки на поверхности полимерной матрицы. Построены электронно-энергетические спектры и определена ширина запрещенной зоны.
Бесплатно
Солнечная активность в прошлом и в наше время
Статья научная
В статье рассмотрено современное состояние вопроса образования Солнца и Солнечной системы. Особое внимание уделено соднечной активности и теории 11 лет. Проанализированы графики солнечной и геомагнитной активности с 1997по 2022 год. На основании данного исследования автор выявил, что проблемы солнечной активности интересны для специалистов в разных области науки.
Бесплатно
Солнечная доминанта в динамике землетрясений за период 2004-2010 год
Статья научная
Возможность установления форм связи в долевых тенденциях между 11-ти летними циклами солнечной активности и землетрясениями, на уровне колебательных процессов, дает возможность делать долгосрочный прогноз по сейсмической активности. Для определения изменений в колеблемости использовался метод долевых тенденций. Было установлено, что кумулятивные характеристики тенденций прироста амплитуд солнечной активности и землетрясений взаимно заменяются. Так, при проявлении активных тенденций отрицательных амплитуд в активности Солнца, в регистрируемом диапазоне землетрясений магнитудой 4 и 5, идет процесс доминирования положительных амплитуд. Такая кумулятивная форма связи происходит на спаде солнечной активности 23-го 11-ти летнего цикла.
Бесплатно
Составление расчетной схемы трехзвенного механизма протеза пальца в условии статического равновесия
Статья научная
Приведена плоская модель трехзвенного механизма протеза пальца человека. Используя метод Пуансо составлена расчетная схема для решения задачи статики. Произведен анализ применения полученных результатов при расчете электрического привода протеза верхней конечности.
Бесплатно
Сравнение полуэмпирических методов расчета
Статья научная
В данной статье рассматриваются полуэмпирические методы расчета: PM3, PM6, AM1. Рассмотрены достоинства и недостатки данных методов. AM1 предлагает скорость и универсальность, но жертвует некоторой точностью, в то время как PM3 повышает точность при сохранении вычислительной эффективности. PM6 дополнительно повышает точность, особенно для систем с переходными металлами и биохимических систем. Выбор метода зависит от целей исследования, размера системы и желаемой точности. Для сравнения представлены результаты расчета молекулы 2-нитродифениламина. Выполнены расчеты оптимизации геометрии, энергии связи, ширины запрещенной зоны, ИК-спектра, времени расчета.
Бесплатно
Сравнительный анализ качества и безопасности одноразовой посуды из полимерных материалов
Статья научная
В данной статье представлен сравнительный анализ качества и безопасности одноразовой посуды из полимерных материалов (ОПП), проведенный в 2012 году, а затем в 2021 г. Рассмотрен исторический аспект становления производства одноразовой посуды, контактирующей с пищевыми продуктами и распространение всеобщего ее применения. Исходя из природы и условий получения полимерных материалов для изготовления ОПП приводятся факты небезопасного ее использования. Показано, что более усовершенствованные методы производства современной ОПП позволили создать и более безопасные изделия из пластика. Для подтверждения качества и безопасности образцов ОПП разных российских производителей был проведен анализ с интервалом в 9 лет органолептических, гигиенических и санитарно-химических показателей. Полученные результаты подтвердили как качественность, так и безопасность, а также огромное значение ОПП для современного человека.
Бесплатно
Статистическое оценивание эпидемии сифилиса 1990-2020
Статья научная
Венерическим заболеваниям распространены среди населения страны в большинстве у лиц репродуктивного возраста. В период эпидемий число больных увеличивается в десятки раз, а эпидемии длятся десятки лет. Задачами прогнозирования заболеваемости является оценка длительности эпидемии и ее размеров. В работе на основе анализа статистических данных эпидемии сифилиса 1990-2020 гг. дается оценка ее длительности в целом по стране, временные пики заболеваемости в регионах. На основе проведенного анализа предлагается модель эпидемии. С учетом реальных данных построены распределения вероятностей продолжительности эпидемии и максимальной заболеваемости.
Бесплатно
Статическая модель атома в теории химической связи
Статья научная
На основе фотонной модели элементарных частиц предложена формула, связывающая массу частицы с её размером, двумя видами энергии и магнитным моментом, для чего предложена и определена ДюК-константа. По предложенной формуле рассчитаны радиусы протона, электрона и мюона. Адекватность модели подтверждается соответствием расчётных и экспериментальных данных. На основе «Закона сохранения энергии» показано, что «Закон сохранения массы веществ, вступающих в реакцию» должен быть заменён на «Закон изменения массы веществ, вступающих в реакцию» . Предложены статические модели атомов на основе электрических и магнитных сил взаимного притяжения и отталкивания ядра и электронов. В отличие от квантово-механической модели атомов, в статической модели атомов электроны занимают определённое положение относительно ядра и друг друга. Электроны в атоме располагаются в виде слоёв. При образовании молекул внешние электроны одного атома занимают электронные вакансии в слое другого атома. В этом принципиальное отличие предлагаемой теории от теории валентности, основой которой является спаривание внешних электронов. Атомы представлены в виде пазлов, используемых для составления структурных формул веществ. Рассмотрен пример действия катализатора на основе энергетических характеристик соединений.
Бесплатно
Существует бесконечное количество пар простых чисел
Статья научная
В статье рассматривается одна из старейших математических задач, существование пар простых чисел вида , , , у данной проблемы существует длительная история поиска решений. Один из таких результатов, является результат доказанный Бруном в 1919 г: «Ряд из величин, обратный простым близнецам, обрывается или сходиться», также таким результатом является достижение Джана Итена который в 2013 доказала что: «что существует бесконечно много пар последовательных простых чисел с разностью не более 70 миллионов». Далее данный результат был улучшен 2014 Пэйсом Нильсеном из унивирситета Брайгама Янга в Юте - 246. Моё решение не является продолжением работы Джана Итена, а является альтернативным способом решения, данной задачи. Данное решение будет изложено ниже и подразумевает под собой, решение данной задачи в более широком смысле, где проблема простых близнецов, является лишь частным случаем, более подробно об этом будет изложено в другой статье, а в данной же стать речь пойдёт именно о проблеме простых близнецов.
Бесплатно
Теоретические исследования состава следов продуктов выстрела с помощью наноструктур
Статья научная
В настоящей работе при помощи полуэмпирической схемы MNDO проведены теоретические исследования сорбционных способностей дифениламина и 2-нитродифениламина, входящих в состав следов продуктов выстрела на внешней поверхности углеродных нанотрубок (УНТ). Получены следующие результаты: исследован механизм адсорбции дифениламина и 2-нитродифениламина на УНТ; установлено влияние адсорбирующихся молекул на проводящие свойства УНТ.
Бесплатно
Теоретическое исследование адсорбции лития на поверхности BCN-нанотрубки
Статья научная
В данной работе представлено теоретическое исследование адсорбции атомов лития на поверхности бор-углерод-нитридных (BCN) нанотрубок с использованием теории функционала плотности (DFT) на уровне теории B3LYP/6-31G. Целью исследования было изучение особенностей адсорбции атома лития на поверхности BCN-нанотрубок, включая определение оптимальных положений адсорбции и энергии адсорбции. Результаты показывают, что адсорбция атома лития наиболее энергетически выгодна в положение над атомом азота, при этом происходит частичный перенос заряда от атомов лития к BCN-нанотрубке. Также наблюдается изменение ширины запрещённой зоны. Полученные данные свидетельствуют о возможности использования BCN-нанотрубок в качестве перспективных материалов для анодов литий-ионных аккумуляторов.
Бесплатно
Теория вероятностей и ее применение в информационных технологиях
Статья научная
В данной статье раскрываются возможности использования теории вероятностей в информационных технологиях, влияние математики на развитие других наук и областей, точнее влияние теории вероятностей на современные информационные технологии. Для повышения качества знаний, получаемых студентами при изучении теории вероятностей, необходимо определить, какие информационные технологии целесообразно использовать в период обучения математике. В статье представлен ряд примеров использования информационных технологий.
Бесплатно
Технологии выявления примесей с использованием наноструктур
Статья научная
В работе предложен способ выявления фурфурола в спиртосодержащих жидкостях. Адсорбция примеси на пористом пиролизованном полиакрилонитриле изменяет его проводящие свойства, фиксируя это изменение можно определить примесь в составе исследуемой жидкости. Также в работе подробно описана методика теоретических расчетов.
Бесплатно
Ультранизкочастотные волны в Космосе и на Земле
Статья научная
Дан краткий обзор современных представлений о физической природе волновых вариаций геомагнитного поля в ультранизкочастотном (УНЧ) диапазоне - от долей мГц до первых Гц. Шумы и колебания УНЧ диапазона отражают турбулентный характер взаимодействия плазмы солнечного ветра с земной магнитосферой. Возбуждение некоторых типов УНЧ волн являются проявлением резонансного взаимодействия волн и частиц в околоземной плазме. Физика УНЧ волн опирается на теоретический аппарат физики плазмы и магнитной гидродинамики, а экспериментальной базой исследований являются данные наблюдений на спутниках и наземных станциях. Приведены морфологические характеристики основных типов геомагнитных пульсаций, а затем рассмотрены физические механизмы их генерации и возможная роль в протекании плазменных процессов в околоземной среде. Геомагнитные УНЧ волны оказываются не только одним из основных средств диагностики околоземного пространства, но и активным фактором воздействия как на околоземную среду, так и на наземные и спутниковые технологические системы. Изложение рассчитано на читателей, работающих в смежных областях (космические технологии, геофизика), которые хотели бы получить общее представление о физике УНЧ волн в околоземном пространстве.
Бесплатно
Управление автономным подводным аппаратом хорошо обтекаемой нецилиндрической формы
Статья научная
Автономные подводные аппараты играют огромную роль в проведении современных исследований в самых разных областях знаний, таких как океанология, экология, климатология и многих других. Кроме того, без подводных аппаратов невозможно представить проведение картографических, поисковых, мониторинговых работ. Особенно востребованными являются необитаемые подводные автономные аппараты, которые не требуют присутствия оператора и способны добраться туда, куда человек попасть не может. Перед подобными аппаратами постоянно ставятся новые цели, что требует разработки новых и улучшения существующих методов создания автоматических систем управления. Формированию управления для одного из таких аппаратов и посвящена данная статья.
Бесплатно
Установление аддитивной постоянной энергии гравитационного взаимодействия
Статья научная
Даны определения запасаемой гравитационной энергии. Вычислена величина ограниченной гравитационной энергии двух массивных взаимно не проникающих шаров. Установлено, что запасаемая гравитационная энергия всегда положительна. Представлена формула максимально возможной гравитационной энергии двух массивных шаров, которая может использоваться для оценки энергии слияния космических объектов, в частности, газо-, пылеобразных и плазменных и т.д., а также для баллистических расчетов космических полетов.
Бесплатно
