Физико-математические науки. Рубрика в журнале - Международный журнал гуманитарных и естественных наук
Статья научная
В работе представлена возможность получения радиопоглощающего покрытия на основе широко используемого полимера - пиролизованного полиакрилонитрила (ППАН), модифицированного атомами никеля. Расчеты выполнены в рамках модели МК с помощью неэмпирической схемы STO. С помощью такого экрана можно обеспечить эффективное поглощение электромагнитной энергии.
Бесплатно
Разработка расчётной модели для оценки сил действующих на ребро человека при дыхании
Статья научная
В статье рассматривается методика расчета исходных данных для разработки конструкции и выбора материала хирургической скобы для остеосинтеза рёбер. Представленная математическая модель движения грудной клетки человека при дыхании, позволила получить числовые характеристики сил, действующих на грудную клетку.
Бесплатно
Распространение волн в трехкомпонентных слоистых фононных кристаллах
Статья научная
Данная исследовательская работа фокусируется на математическом моделировании явлений распространения волн в неоднородных средах. В рамках одномерного приближения были изучены характеристики волноводов и резонансов в неоднородных одномерно-периодических структурах, состоящих из трех различных компонентов. Для описания динамики акустических волн в таких структурах были применены стационарные уравнения колебаний давления в среде и соответствующие граничные условия, которые включают в себя условия непрерывности для давления и скорости. В результате данного исследования было обнаружено аналитическое решение для фундаментальной ячейки. Также были выявлены полосы пропускания для различных волноводных мод и получено дисперсионное соотношение, описывающее характер волновых мод в структурах данного типа. Кроме того, была определена зависимость частоты волновода от линейных концентраций материалов в фундаментальной ячейке.
Бесплатно
Распространение упругих волн в трехмерном слое в зависимости от моделей пластины
Статья научная
В работе рассмотрены три модели пластин, лежащие без трения и отрыва на упругом трехмерном слое: с учетом сдвига, с учетом момента инерции и с учетом этих двух факторов. На поверхности пластины осциллирует нагрузка, заданная в произвольной области. Конкретные расчеты, проведенные для различных областей показали, что все модели пластин дают одинаковые первые дисперсионные кривые.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье предложен усовершенствованный метод интерполяции цепной дробью Michalik, направленный на повышение точности вычислений и численной стабильности. В ходе исследования к исходным узлам интерполяции добавляются новые узлы, а их значения вычисляются с использованием рекуррентной формулы, что оптимизирует общий процесс интерполяции. Далее проводится анализ ошибок для новых узлов, с целью выбора оптимальной конфигурации узлов для достижения наилучшего аппроксимационного эффекта. Результаты экспериментов показывают, что данный улучшенный метод интерполяции демонстрирует высокую точность и лучшую применимость при аппроксимации нелинейных функций. Таким образом, предложенный метод расширенной интерполяции предоставляет более эффективное решение для интерполяции сложных функций и обладает потенциалом для применения в инженерных и научных расчётах.
Бесплатно
Статья научная
Обратные задачи встречаются во многих отраслях науки, например математической физики, биологии и др. Важное место среди этих задач, занимают обратные задачи, вырождающиеся в интегральные уравнения первого и третьего родов, так как этих случаях для решения указанных задач, в основном используются методы, которые связаны с регуляризирующими алгоритмами в введенных пространствах, в чем и заключается актуальность данной статьи. В связи с этим, в данной работе изучается обратная задача для нелинейного дифференциального уравнение с оператором Даламбера в неограниченной области, где вырождается уравнение Вольтерра-Фредгольма первого рода, при этом доказываются вопросы единственности решения и регуляризируемости исследуемой задачи в пространстве Банаха.
Бесплатно
Рекуррентные формулы электронных состояний атомов
Статья научная
Цель статьи, установление общих физических закономерностей структур таблицы Менделеева, следующих из специфики квантового кулоновского взаимодействия электронов в атомной области с учётом характеристик их конфигурационного состояния. Анализ табличных экспериментальных данных иллюстрирует закономерность погружения атомно-ионных групп в потенциальную яму, углубляющуюся с ростом заряда атомного ядра и позволил установить закономерные связи ряда конфигурационных электронных состояний для атомов от водорода до криптона. Расчётные значения энергий связи для этих состояний отличаются от табличных данных в третьей значащей цифре для всего ряда Z от 1 до 36.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается задача выбора наилучших альтернатив из заданного множества. Каждая альтернатива оценивается по критериям качества. Альтернативы необходимо упорядочить по предпочтительности. Разработан алгоритм, позволивший решить задачу выбора наилучшей модели дрона для наблюдения за местностью на заданном расстоянии. Для решения задачи ранжирования дронов использовался разработанный метод выбора алгоритма построения агрегированной оценки дронов по критериям. Весовые коэффициенты важности критериев находились методом, использующим полученную от лица, принимающего решение информацию о равноценных векторных оценках альтернатив. Полученное решение задачи оптимального выбора позволило ранжировать дроны с учётом важности всех критериев качества.
Бесплатно
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
Спектроскопическое исследование конформера молекулы бензилового спирта
Статья научная
В статье выявляется геометрическая структура конформера молекулы бензилового спирта путём изменения положения метиленовой и гидроксильной групп и нахождения состояния, соответствующего глобальному минимуму полной энергии. Подтверждается достоверность полученной структуры при сравнительном анализе теоретического ИК-спектра, полученного согласно методу функционала плотности, и экспериментального ИК-спектра. Дана интерпретация ИК-спектра бензилового спирта посредством сопоставления полосы поглощения в экспериментальном спектре и колебанием атомов модели молекулы, вызывающем поглощение ИК-изучения на данном волновом числе.
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
