Г. А. Усиевич.
Усиевич Елена Феликсовна
Усие'вич Елена Феликсовна [20.2(4.3).1893, Якутск, – 15.1.1968, Москва], советский литературный критик. Член КПСС с 1915. Дочь Ф. Я. Кона , жена Г. А. Усиевича . Участница Октябрьской революции 1917 и Гражданской войны 1918–20. Окончила институт красной профессуры (1932). Печаталась с 1928. Автор книг «Владимир Маяковский» (1950), «Ванда Василевская» (1953); «Пути художественной правды» (1958), многих статей по вопросам советской литературы.
Усики
У'сики 1) в зоологии – то же, что антенны . 2) В ботанике У. (cirrhi) – органы лазящих растений, обычно нитевидные, служащие для прикрепления к др. растениям или иным предметам. У. – результат метаморфоза побегов, листьев или их частей, иногда ветвей соцветий или воздушных корней. У. обвиваются вокруг предметов и спирально закручиваются (см. Гаптотропизм ), иногда на концах У. развиваются особые дисковидные присоски. У. обычны у лиан, в том числе у винограда, тыквенных и др.
Усиление конструкций
Усиле'ние констру'кций зданий и сооружений, повышение несущей способности конструкций существующих зданий (сооружений) или их отдельных частей. Необходимость в У. к. обычно возникает в тех случаях, когда в результате увеличения нагрузок или появления недопустимых дефектов в несущих конструкциях последние перестают удовлетворять требованиям нормальной эксплуатации. У. к. нередко оказывается экономически более целесообразным, чем строительство нового здания (сооружения). Иногда У. к. вызывается и др. соображениями, например необходимостью сохранения зданий, имеющих историческую или архитектурную ценность. У. к.. производят, как правило, посредством увеличения сечений элементов или изменения схемы конструкции. Методы У. к. определяются видом и материалом конструкций, а также необходимой степенью увеличения их несущей способности. В некоторых случаях производится усиление оснований и фундаментов, которое обычно связано с надстройкой существующих зданий или увеличением действующих на них эксплуатационных нагрузок.
Усиление ультразвука
Усиле'ние ультразву'ка в полупроводниках (дрейфом носителей тока), явление, состоящее в том, что проходящая по кристаллу полупроводника ультразвуковая волна усиливается, когда скорость дрейфа носителей тока в направлении волны превысит фазовую скорость последней. Физическую природу У. у. проще всего понять на примере кристалла полупроводника, обладающего пьезоэлектрическим эффектом, – т. н. пьезополупроводника (см. Пьезоэлектричество ). Вследствие пьезоэффекта проходящая по кристаллу упругая волна сопровождается электрическим полем, которое взаимодействует с носителями тока в полупроводнике – электронами и дырками . Это приводит к их перераспределению в пространстве и образованию области с повышенной концентрацией носителей – пространственного объёмного заряда. Если при этом к образцу приложено электрическое поле Ed , создающее дрейф объёмного заряда со скоростью большей, чем фазовая скорость упругой волны с , то носители тока, обгоняя волну, будут отдавать ей энергию, в результате чего произойдёт усиление ультразвуковой волны. Аналогичный процесс происходит в лампе бегущей волны. В полупроводниках, не обладающих пьезоэффектом, взаимодействие упругой волны с носителями тока осуществляется через деформационный потенциал, т. е. непосредственно через взаимодействие электронов с фононами , которое характеризует изменение энергии электрона в зоне проводимости под действием упругой деформации решётки. Сила, действующая на электрон со стороны деформированной решётки, пропорциональна квадрату частоты волны w, поэтому У. у. в обычных полупроводниках эффективно только на гиперзвуковых частотах w > 109 гц (см. Гиперзвук ).
На малых частотах, когда длина свободного пробега носителей тока l много меньше длины ультразвуковой волны l, У. у. обусловлено объёмным зарядом, т. е. сверхзвуковым движением локального «сгустка» носителей тока одного знака, образованного самой волной; если же l/ l>>1 – электроны (или дырки) почти свободны, образование объёмного заряда не происходит и усиление обусловлено когерентным излучением фононов отдельными носителями тока (подобно пучковой неустойчивости в газоразрядной плазме ).
Для У. у. в пьезополупроводящих кристаллах симметрия кристалла и направление распространения упругой волны должны быть такими, чтобы упругая волна с данной поляризацией сопровождалась продольным электрическим полем, т.к. взаимодействие носителей тока в полупроводнике наиболее эффективно с продольной компонентой вектора электрического поля волны. Усиление как продольных, так и поперечных волн может осуществляться в пьезополупроводящих кристаллах CdS, CdTe, Zn0, GaAs, CdSe.
Основная трудность использования У. у. на опыте состоит в чрезмерном нагревании образцов в режиме усиления. Чтобы этого избежать, опыты по У. у. обычно проводят в импульсном режиме, прикладывая к образцу дрейфовое поле только на время ультразвукового импульса. В пьезополупроводниках У. у. может достигать весьма больших значений, при этом становятся существенными нелинейные явления, ограничивающие усиление. Практическое применение У. у. возможно для создания активных ультразвуковых линий задержки , усиления колебаний СВЧ (с использованием двойного акустоэлектрического преобразования), создания гиперзвуковых излучателей и приёмников. Исследование эффекта У. у. в полупроводниках (особенно в сильном магнитном поле) позволяет оценить и измерить ряд характерных параметров и констант твёрдого тела, в частности исследовать Ферми поверхность .
Лит. см. при ст. Ультразвук .
В. И. Пустовойт.
Усиление фотографическое
Усиле'ние фотографи'ческое, процесс увеличения оптической плотности фотографического изображения для исправления в основном недодержанных или недопроявленных негативов . У. ф. противоположно ослаблению фотографическому , осуществляется путём наращивания металла (ртуть, серебро) или какого-либо непрозрачного соединения на серебряные зёрна изображения, а также путём окрашивания фотографических изображений . У. ф. на многослойных цветных фотографических материалах из-за большой сложности практического применения не находит.
У. ф. основано на отбеливании металлического серебра изображения растворами сулемы, бихромата калия и др. (см. Отбеливание фотографическое ) с последующим «чернением» в энергично действующих проявителях, растворах аммиака и др. Эффект усиления связан с тем, что отбеливающие агенты восстанавливаются в тонкодисперсные порошки металлов (ртуть из сулемы) или труднорастворимые непрозрачные соединения (Cr2 O3 ·CrO3 из бихромата калия), которые откладываются на зёрна металлического серебра изображения, создавая дополнительные оптические плотности. При отбеливании бромной медью, или бромидом меди (II), «чернение» осуществляют раствором нитрата серебра в качестве источника дополнительного металла, откладывающегося на изображении. Если У. ф. достигается тонированием, то негатив становится обычно коричневым. При этом его эффективная фотографическая непрозрачность увеличивается, т.к. слой поглощает синий свет, к которому наиболее чувствительны фотографические позитивные материалы.
Различают три вида У. ф.: пропорциональное, субпропорциональное и сверхпропорциональное. При пропорциональном У. ф. оптические плотности увеличиваются пропорционально их первоначальным значениям (но очень малые плотности почти не увеличиваются); в случае субпропорционального У. ф. малые плотности увеличиваются значительно больше средних и больших; при сверхпропорциональном У. ф. большие плотности увеличиваются сильнее малых и средних.
Лит.: Цыганов М. Н., Устранение дефектов фотографического изображения, М., 1957; Микулин В. П., Фотографический рецептурный справочник, 4 изд., М., 1972.
Л. Д. Первова.
Усиление функций
Усиле'ние фу'нкций (биологическое), тоже, что интенсификация функций .
Усиление электрических колебаний
Усиле'ние электри'ческих колеба'ний, увеличение интенсивности электрических колебаний при сохранении их формы (частотного спектра, фазовых соотношений). У. э. к. осуществляется обычно за счёт энергии источников постоянного напряжения при помощи различных электронных приборов (вакуумных, газоразрядных, твердотельных) либо за счёт энергии др. электрических колебаний.
Усиления коэффициент
Усиле'ния коэффицие'нт антенны, безразмерная величина, равная произведению направленного действия коэффициента передающей или приёмной антенны на её кпд (подробнее см. в ст. Антенна ).
Усиления оптического коэффициент
Усиле'ния опти'ческого коэффицие'нт, отношение потока энергии излучения (мощности излучения), усиленного активной средой, к потоку энергии излучения, вошедшего в среду.
Усиления оптического показатель
Усиле'ния опти'ческого показа'тель, величина, обратная расстоянию, проходимому светом в активной среде, на котором поток монохроматического излучения усиливается в е раз (натуральный У. о. п.) или в 10 раз (десятичный У. о. п.) в результате вынужденного излучения среды. Измеряется в м -1 или в см -1 .
Усилитель
Усили'тель в технике, устройство, в котором осуществляется увеличение энергетических параметров входного (управляющего) сигнала (воздействия) за счёт использования энергии вспомогательного (управляемого) источника. В У., в отличие от преобразователя, связь между выходными и входными сигналами непрерывная и однозначная. По виду энергии управляющего сигнала и управляемого источника различают У. электрические, магнитные, гидравлические, пневматические, механические. У. – один из основных элементов устройств автоматики, телемеханики, вычислительной и измерительной техники, радиоэлектроники и связи, а также приводов рабочих машин (в электроэнергетике, машиностроении, на транспорте). См. Усилитель электрических колебаний , Постоянного тока усилитель , Гидравлический усилитель , Электромашинный усилитель , Квантовый усилитель , Диэлектрический усилитель , Фотоэлектрический усилитель .
Усилитель электрических колебаний
Усили'тель электри'ческих колеба'ний, устройство, предназначенное для усиления электрических (электромагнитных) колебаний в системах многоканальной связи, радиоприёмной, радиопередающей, измерительной и др. аппаратуре. Такое усиление представляет собой процесс управления источником энергии (источником питания У. э. к.) в результате воздействия на него усиливаемых колебаний через усилительный элемент – чаще всего транзистор , электронную лампу , туннельный диод , параметрический диод, вариконд или индуктивности катушку с сердечником из ферромагнитного материала и др. При этом существенно, что управляемая мощность P 0 (источника питания) заметно превышает управляющую P 1 (источника усиливаемых колебаний), называется входной мощностью (рис. 1 ). Часть P 0 , отдаваемая во внешнюю цепь (в нагрузку), именуется выходной мощностью P 2 В отличие от пассивной цепи, т. е. цепи, не содержащей источника энергии, например трансформатора электрического , коэффициент усиления мощности (коэффициент передачи) У. э. к. Kp = P 2 / P 1 > 1. Наряду с усилением мощности У. э. к. способен усиливать напряжение и ток источника колебаний, что оценивается коэффициентом усиления напряжения K u = U 2 /U 1 и коэффициентом усиления тока K i = I 2 /I 1 (U 1 , I 1 и U 2 , I 2 – напряжение и ток соответственно на входе и выходе У. э. к.).
В одних приборах (например, лабораторных генераторах электрических колебаний) У. э. к. используется для усиления гармонических колебаний , в других (например, радиоприёмниках ) – для усиления сигнала сложной формы, представляющего собой сумму множества гармонических колебаний с разными частотами и амплитудами. В оощем случае У. э. к. служит для повышения уровня сигналов различного вида, которое оценивается прежде всего величиной K p . Простейший У. э. к. выполняют на 1 усилительном элементе. При необходимости получения K p , большего, чем такой У. э. к. может обеспечить, применяют более сложный У. э. к., содержащий несколько каскадов усиления .
Классификация У. э. к. В зависимости от вида применяемых усилительных элементов различают транзисторные и ламповые У. э. к., диодные регенеративные усилители, параметрические усилители , диэлектрические усилители , магнитные усилители , усилители на клистронах и лампах бегущей волны , квантовые усилители (см. также Мазер ).
В транзисторных У. э. к., собранных на биполярных транзисторах или полевых транзисторах , в зависимости от того, какой из выводов усилительного элемента является общим для входа и выхода усилительного каскада, различают каскады с общим эмиттером или истоком (рис. 2, а и б ), с общей базой или затвором (рис. 2, б и г ) и с общим коллектором или стоком. В У. э. к. на биполярных транзисторах из-за наличия входного тока на управление транзистором приходится затрачивать определённую мощность. Этот недостаток в меньшей мере присущ каскадам с общим эмиттером (обладающим сравнительно большим входным сопротивлением – до нескольких ком ), в большей – каскадам с общей базой (десятки ом ). Кроме того, первые обеспечивают K p , на порядок больший, чем вторые (несколько тыс.), что является их основным преимуществом. Каскады с общей базой, однако, более устойчивы в работе, менее критичны к изменениям температуры или смене транзистора, вносят весьма небольшие нелинейные искажения; они используются преимущественно в оконечных ступенях мощных У. э. к. Полевой транзистор по своим основным параметрам (крутизне характеристик, входному сопротивлению, напряжению отсечки и др.) – весьма близкий аналог электронной лампы, используемой в ламповых У э. к. (по способу использования электродов ей аналогичны как полевой, так и биполярный транзисторы: катоду соответствуют исток и эмиттер, сетке – затвор и база, аноду – сток и коллектор). Это позволяет применять результаты исследований ламповых каскадов с общим катодом, сеткой или анодом к соответствующим каскадам на полевых транзисторах.
Всякий У. э. к. характеризуется полосой пропускания частот. Если нижняя граничная частота полосы сколь угодно близка к нулю, имеем постоянного тока усилитель , если же она отделена от нуля конечным интервалом, – усилитель переменного тока (таков, например, видеоусилитель ). Различают селективные (избирательные) и апериодические (неизбирательные) У. э. к. К селективным относятся усилители колебаний принимаемой (высокой) и промежуточной частот радиоприёмника; первые обычно содержат каскады с колебательными контурами (или резонаторами ), настроенными на одну и ту же частоту, вторые – полосовые электрические фильтры , позволяющие приблизить форму амплитудно-частотной характеристики У. э. к. к идеальной (прямоугольной). В группу апериодических У. э. к. входят усилители звуковой частоты, видеоусилители, усилители импульсных сигналов и др.
Примеры практического использования У. э. к. Усилитель промежуточной частоты радиоприёмного устройства в одних вариантах содержит несколько каскадов с двухконтурными (рис. 3 ) или более сложными электрическими фильтрами, в других он может представлять собой апериодический усилитель с высокоселективными системами во входной и выходной цепях.
В мощных радиопередающих устройствах находит применение ламповый усилитель ВЧ. В оконечном каскаде такого У. э. к. (рис. 4 ) нагрузкой служит передающая антенна, обычно связанная с усилителем посредством фидера .
В транзисторных усилителях систем многоканальной связи ширина полосы зависит от числа телефонных каналов: при 300 каналах она лежит в пределах 60–1300 кгц, при 1920 – верхняя граница приближается к 9 Мгц, при 10800 – к 60 Мгц. Например, усилитель на 300 каналов (рис. 5 ) обычно содержит 3 каскада с общим эмиттером, охваченных глубокой смешанной обратной связью (последовательно-параллельной по входу и выходу), позволяющей получить достаточно высокую выходную мощность и удовлетворить весьма жёстким требованиям, предъявляемым к допустимому уровню нелинейных искажений в системах дальней телефонной связи. При помощи такой обратной связи удаётся также реализовать не зависящие от усилительных свойств каскадов входное и выходное сопротивления и притом таких значений, которые обеспечивают согласование с подключенными к У. э. к. линиями, например коаксиальными кабелями .
Транзистор T4 , включенный по схеме с общей базой, соединён последовательно с транзистором T3 , образуя с ним т. н. каскодный усилит. каскад (с широкой полосой пропускания и повышенной линейностью).
Операционный усилитель, применяемый для выполнения определённых математических операций – суммирования, дифференцирования, интегрирования и т.д., – представляет сооой усилитель постоянного тока с большим коэффициентом усиления KU (достигающим 105 ), обычно в интегральном исполнении (см. Микроэлектроника ). В комплексе с внешними элементами, образующими цепь обратной связи, операционный усилитель получил название решающего усилителя , он используется в вычислительной технике. В операционном усилителе (рис. 6 ) имеются неинвертирующий вход (обеспечивающий в процессе усиления совпадение полярностей поданного на него сигнала и сигнала на выходе) и инвертирующий (полярность изменяется на противоположную). Это свойство придаёт усилителю его первый каскад, выполненный по т. н. дифференциальной схеме, реагирующей на разность входных напряжений (в результате сигналы с разной полярностью складываются, а с одинаковой – вычитаются и при столь большом KU практически не влияют на выходной сигнал). Инвертирующий вход обычно используется и для создания отрицательной или частотно-зависимой обратной связи.
Усилитель звуковой частоты, используемый, например, при звукоусилении , обычно заканчивается двухтактным каскадом усиления.
Такой каскад содержит 2 усилительных элемента, работающих со сдвигом фаз усиливаемых колебаний на 180°. Для возбуждения двухтактного каскада, состоящего из однотипных усилительных элементов (например, транзисторов р – п – р -типа), используют фазоинверсный предоконечный каскад (фазоинвертор ) или трансформатор, вторичная обмотка которого имеет вывод от средней точки (рис. 7 ); каскад, содержащий разнотипные элементы (т. н. комплементарные структуры, например транзисторы р – n – р- и n – р – n -типов), возбуждается от источника однофазного напряжения, т. е. от обычного однотактного каскада, и в этом случае отпадает необходимость применения трансформатора. По сравнению с однотактным каскадом двухтактный позволяет получать гораздо большую выходную мощность с меньшими нелинейными искажениями. Распространены бестрансформаторные У. э. к. звуковой частоты на транзисторах: одиночных комплементарных (с выходной мощностью до 1 вт ) и т. н. составных (с выходной мощностью несколько десятков вт и более). Отсутствие трансформаторов допускает изготовление У. э. к. в виде полупроводниковых и гибридных интегральных микросхем.
Ламповый усилитель большой мощности используется на узлах проводного вещания и в радиопередатчиках (в качестве модуляционного устройства). Он обычно содержит 4 двухтактных каскада, охваченных сравнительно глубокой отрицательной обратной связью с целью уменьшения нелинейных искажений, снижения фона на выходе и получения небольшого выходного сопротивления.
Лит.: Лурье Б. Я., Проектирование транзисторных усилителей с глубокой обратной связью, М., 1965; Калихман С. Г., Левин Я. М., Основы теории расчёта радиовещательных приёмников на полупроводниковых приборах, М., 1969: Радиопередающие устройства, М., 1969; Цыкин Г. С., Усилительные устройства, М., 1971; Войшвилло Г. В., Усилительные устройства, М., 1975.
Г. В. Войшвилло.
Рис. 3. Схема каскада усилителя электрических колебаний промежуточной частоты с двухконтурной колебательной системой: T1 , Т2 — транзисторы; R1 —R6 — резисторы; Сб — блокировочный конденсатор; C1 , C2 , L1 , L2 — конденсаторы и катушки индуктивности колебательных контуров; C3 — развязывающий конденсатор; Е — источник постоянного тока в цепи питания транзисторов.
Рис. 5. Упрощённая схема линейного усилителя связи на 300 каналов: Tp1 , Tp2 — входной и выходной трансформаторы с сердечниками из магнитодиэлектрика; T1 —T4 — транзисторы; R1 —R9 — резисторы; C1 , C2 — конденсаторы; LCR — корректирующая цепь, служащая для обеспечения устойчивости усилителя; Eк — источник постоянного электрического тока.
Рис. 2. Принципиальные схемы усилителей на биполярных и полевых транзисторах: с общим эмиттером (а), общим истоком (б), общей базой (в) и общим затвором (г); Э, К, Б — эмиттер, коллектор и база биполярного транзистора; И, З, С — исток, затвор и сток полевого транзистора; еr — источник усиливаемых колебаний; Rг , Rн — эквивалентные сопротивления входной цепи и нагрузки; Ебэ , Екэ , Ези , Еси — источники постоянного тока соответственно в цепях база — эмиттер, коллектор — эмиттер, затвор — исток, сток — исток. Название типа усилителя определяется тем, какая область (электрод) транзистора является общей для цепи источника усиливаемого сигнала и цепи нагрузки.
Рис. 4. Схема оконечного усилительного каскада радиопередающего устройства с фильтром нижних частот: Л — электронная лампа (тетрод); А — антенна; L1 , L2 и C1 —C3 — катушки индуктивности и конденсаторы, образующие фильтр нижних частот; L3 — дроссель в цепи питания лампы; C4 — разделительный конденсатор; Ea и Еэ — источники постоянного тока в анодной цепи и цепи экранирующей сетки.
Рис. 1. Структурная схема усилителя электрических колебаний: 1 — источник сигнала; 2 — усилитель; 3 — нагрузка; 4 — источник питания; е1 — источник усиливаемых колебаний; R1 , R2 — эквивалентные сопротивления источника усиливаемых колебаний и нагрузки; I1 , P1 , U1 — соответственно ток, мощность и напряжение на входе усилителя; I2 , P2 , U2 — ток, мощность и напряжение на выходе усилителя; P0 — мощность источника питания.
Рис. 7. Принципиальная схема транзисторного двухтактного каскада: Tp1 , Tp2 — входной и выходной трансформаторы; T1 , T2 — транзисторы; R1 , R2 — резисторы делителя напряжения, необходимые для получения требуемого напряжения смещения на базах; Рэ — резисторы в цепи эмиттеров, предназначенные для симметрирования плеч каскада и дополнительной стабилизации режима работы каскада: Eк — источник постоянного тока.
Рис. 6. Структурная схема операционного усилителя: 1 — неинвертирующий вход; 2 — инвертирующий вход; 3 — общий провод; 4 — выход.
Усима
У'сима , Нюланд (фин. Uusimaa, швед. Nyland), ляни (губерния) на Ю. Финляндии, у Финского залива. Площадь 10,4 тыс. км 2 . Свыше 1 млн. жителей (1973), в том числе городских 82%. Административный центр – г. Хельсинки. У. даёт 23% валовой промышленной продукции страны, в промышленности и строительстве занято 35% экономически активного населения, в сельском и лесном хозяйстве 5%, в обслуживании 59% (1973). Машиностроение, особенно судостроение; электротехническая, нефтеперерабатывающая, текстильная, пищевая, полиграфическая промышленность. Пригородное сельское хозяйство.
Усинск
У'синск, посёлок городского типа, центр Усинского района Коми АССР. Расположен на правом берегу р. Уса, недалеко от впадения её в Печору, в 150 км к С. от ж.-д. станции Печора (на линии Котлас – Воркута). 17 тыс. жителей (1975). Центр нефтяного района.
Усинская котловина
У'синская котловина, межгорное понижение в Зап. Саяне, по среднему течению р. Ус (правый приток Енисея), на Ю. Красноярского края РСФСР. Длина 70 км, ширина 10–18 км, высота 650–800 м. Рельеф равнинный, по окраинам холмистый. Климат резко континентальный; средняя температура января –28,6 °С (часты инверсии), июля 16,7 °С. Осадков около 350 мм в год. Вегетационный период 116 сут. Большая часть У. к. распахана (главным образом посевы зерновых); имеются участки злаковых и злаково-разнотравных степей на чернозёмных почвах. По окраинам – лиственнично-берёзовые лесостепи на серых лесных почвах и сосновые массивы на песках. Сев.-вост. часть У. к. пересекается Усинским трактом .
Усинский тракт
У'синский тракт, магистральная автомобильная дорога Абакан – Кызыл, 436 км (маршрут № 35), пересекающая Зап. Саяны и соединяющая столицу Тувимской АССР г. Кызыл с центром Хакас. АО г. Абакан и ж.-д. сетью Сибири; имеет подъезды к Минусинску и Шушенскому. Построен в 1911–17 как гужевой тракт, с 1932 – автомобильная дорога. Название получил от р. Ус – притока Енисея, в долине которой проходят 85 км дороги. По У. т. поступают почти все грузы для Тув. АССР и вывозятся из Тувы минеральное сырьё, мясо, шерсть, зерно, пушнина. По У. т. осуществляется основная часть пассажирских перевозок. После постройки автодороги Красноярск – Дивногорск – Абакан (1960–66) связан с сетью автомобильных дорог Юж. Сибири.
Ускоки
Уско'ки (серб.-хорв. uskok, буквально – беглец, перебежчик), военные поселенцы в Хорватии 16–17 вв. (главным образом беженцы из находившихся под властью Османской империи югославянских земель). Основной источник существования У. – собственное хозяйство. Во время военных действий получали от бана (правителя) за несение военной службы денежное вознаграждение и имели право на 2 /3 военной добычи.
Ускользания скорость
Ускольза'ния ско'рость в астрономии, см. Убегания скорость .
Ускорение
Ускоре'ние, векторная величина, характеризующая быстроту изменения скорости точки по её численному значению и по направлению. При прямолинейном движении точки, когда её скорость u возрастает (или убывает) равномерно, численно У. , где – приращение скорости за промежуток времени . В общем случае вектор У. равен первой производной от вектора скорости u по времени: ; он направлен в сторону вогнутости траектории точки и лежит в соприкасающейся плоскости.
Проекции У. на прямоугольные декартовы оси координат Oxyz равны первым производным от проекций скорости или вторым производным от координат точки по времени: , , . При этом модуль У. . Проекции У. На касательную и главную нормаль к траектории называют соответственно касательным (тангенциальным) wt и нормальным (центростремительным) wn У.; они определяются равенствами: , , где u – численная величина скорости, r – радиус кривизны траектории в соответствующей её точке.
При этом Касательное У. характеризует изменение скорости точки по её численной величине, а нормальное У. – по направлению.
У. свободной материальной точки связано с её массой m и действующей силой F равенством m w = F (второй закон Ньютона). Размерность У. LT -2 .
Об У. точек вращающегося тела см. Вращательное движение , Угловое ускорение .
Лит. см. при ст. Кинематика .
С. М. Тарг.
Физиологическое действие ускорения. По характеру воздействия на организм различают линейное ударное У. (время действия £ 1 сек , 10 g/сек ), линейное длительно действующее У. (время действия ³ 1 сек , 10 g/сек ), а также угловое У. В авиационной и космической медицине для обозначения «возросшего веса тела» (вследствие У.) используется термин «перегрузка».
Наибольшим линейным ударным У. (ЛУУ) человек подвергается при падениях, авариях на транспорте, при аварийной посадке самолёта или космического корабля, при катапультировании и т.д. Основной неблагоприятный патофизиологический эффект ЛУУ сводится к нарушению целостности органов и тканей (позвоночник, череп, внутренние органы). Переносимость ЛУУ, направленных перпендикулярно к продольной оси тела, примерно в два раза выше, чем направленных вдоль позвоночника (30–40 g и 15–20 g соответственно). В процессе эволюции у человека сформировались некоторые специфические механизмы защиты от ЛУУ (амортизационные свойства костно-опорного аппарата, система подвески внутренних органов и т.п.).
Выраженность неблагоприятного эффекта линейного длительно действующего У. (ЛДУ) зависит от величины У. и его направления относительно тела человека. Чем более вектор ЛДУ приближается к продольной оси тела и направлению основных магистральных кровеносных сосудов, тем выраженное нарушения кровообращения, связанные с перераспределением крови под влиянием возросшего гидростатического давления. Наихудшим образом переносятся У., приводящие к повышению кровенаполнения сосудов головы. Легче всего человек переносит этот вид У., когда его вектор составляет с продольной осью тела угол в 75–80° (см. рис. ). Это условие реализуется на космических кораблях типа «Союз» и «Аполлон». Наибольшим ЛДУ в современных условиях человек может подвергаться при манёвренном полёте на скоростном самолёте или при полёте космического корабля по баллистической траектории. С ЛДУ в процессе эволюции человек практически не встречался. Переносимость этого воздействия определяется общими, неспецифическими механизмами приспособления к неблагоприятным факторам внешней среды. При вращательных движениях возникают угловые У., которые оказывают специфическое влияние на вестибулярный аппарат , а при определённых величинах могут вызвать явления, характерные для ЛУУ и ЛДУ.
Для повышения переносимости У. применяют различные технические средства, обеспечивающие сохранение оптимальной позы и положения человека относительно вектора У., снижение величины У. и скорости его нарастания, уменьшение эффекта перераспределения крови в организме (амортизационные, индивидуально моделированные кресла, привязные ремни, защитные шлемы, противоперегрузочные костюмы).
Лит.: БарерА. С., Проблемы ускорений в космической физиологии, «Космическая биология и медицина», 1967, в. 1; Сергеев А. А., физиологические механизмы действия ускорений, Л., 1967; Краткий справочник по космической биологии и медицине, 2 изд., М., 1972; Основы космической биологии и медицины. Совместное советско-американское издание, т. 2, кн. 1, М., 1975.
А. С. Барер.
Время переносимости человеком длительно действующих ускорений в зависимости от их величины и направления. Р — доверительный интервал для вероятности 0,95.
Ускорение свободного падения
Ускоре'ние свобо'дного паде'ния , ускорение силы тяжести, ускорение, сообщаемое свободной материальной точке силой тяжести . Такое ускорение имел бы центр тяжести любого тела при падении тела на Землю с небольшой высоты в безвоздушном пространстве. Как и сила тяжести, У. с. п. зависит от широты места j и высоты его над уровнем моря Н. Приблизительно У. с. п. д = 978,049 (1 + 0,005288 sin2 j – 0,000006 sin2 2 j – 0,0003086 Н. На широте Москвы на уровне моря g = 981,56 см/сек.
Ускорение силы тяжести
Ускоре'ние си'лы тя'жести , то же, что ускорение свободного падения .
Ускорения заряженных частиц коллективные методы.
Ускоре'ния заря'женных части'ц коллекти'вные ме'тоды. Ускорение заряженных частиц в современных ускорителях происходит благодаря взаимодействию заряда частицы с внешним электромагнитным полем (см. Ускорители заряженных частиц ). Эффективность ускорения, т. е. средняя энергия, сообщаемая частице электрическим полем на единице длины ускоряющего устройства, определяется напряжённостью электрического и магнитного полей и ограничена техническими возможностями устройств, создающих эти поля. Для разных типов ускорителей эффективность ускорения колеблется от 1 до 50 Мэв на 1 м длины системы. В 1960-х гг. возникло новое направление в физике ускорителей – т. н. когерентные методы ускорения, которые в принципе позволяли обойти трудности «классических» ускорителей. Основателем этого направления был В. И. Векслер . Главная задача когерентных методов ускорения – получение больших эффективностей ускорения. Их характерная особенность состоит в том, что электромагнитное поле, ускоряющее частицы, не является внешним, а возникает в результате взаимодействия группы ускоряемых частиц с др. группой зарядов, плазмой или электромагнитным излучением при условии его когерентного (синхронного) воздействия на всю ускоряемую группу частиц. Такой синхронизм обычно возникает автоматически. Величина ускоряющего поля зависит от числа участвующих в таком взаимодействии частиц и может достигать больших значений – 100 Мв/м и более. Однако реализации этих методов мешают возникающие плазменные и гидродинамические неустойчивости и поэтому в настоящее время когерентное ускорение не имеет практического значения для ускорения частиц. Если ускоряемые частицы не участвуют в создании ускоряющих полей, но последние создаются не с помощью электродов, как в «классических» ускорителях, а с помощью потоков, сгустков или колец заряженных частиц, то говорят о коллективных методах ускорения. К 1976 существует около 20 различных схем коллективного ускорения частиц. Во всех таких ускорителях, в отличие от плазменных ускорителей , в создании ускоряющего поля участвуют релятивистские электроны.
Ниже рассмотрены некоторые, наиболее характерные из коллективных методов ускорения.
