Księżyc w nauce XVII wieku Od astronomii do fizyki

W książce zawarto rozważania, których celem jest poszukiwanie zasad oraz umiejętności zapewniających naukowy charakter poznania właściwego ergonomii. Dokonano tego poprzez analizę odniesień metodologicznych, a następnie wybór spośród nich zasad właściwych określonej koncepcji metodologicznej oraz rodzajów nauk, którym powinien odpowiadać omawiany proces poznania. W pracy szeroko omówiono ogólne i szczegółowe odniesienia metodologiczne ergonomii

Słynny podręcznik, pierwotnie przeznaczony dla studentów Kalifornijskiego Instytutu Technologicznego, następnie przekształcony przez współpracowników autora, Roberta B. Leightona i Matthew Sandsa, w najbardziej niezwykły podręcznik fizyki, jaki został kiedykolwiek napisany. Jego oryginalność polega nie tylko na nietradycyjnym doborze materiału i niekonwencjonalnym porządku jego wyłożenia. Począwszy od praw Newtona, przez szczególną teorię względności, optykę, mechanikę statystyczną i termodynamikę wykłady te są pomnikiem jasności wykładu oraz głębokiej intuicji i gruntownej znajomości zagadnienia. Autor ukazuje fizykę niejako in statu nascendi, wciąga czytelnika w odkrywanie prawidłowości rządzących przyrodą. Na kartach książki Feynmana fizyka przestaje być zbiorem praw o bloczkach, dźwigniach i pryzmatach, a staje się tym, czym jest w rzeczywistości – fascynującą opowieścią o pięknie praw przyrody.

Ta książka to rodzaj podstawowego przewodnika po fizyce dla studentów fizyki i dziedzin pokrewnych, nauczycieli i pracowników naukowych, dla wszystkich interesujących się fizyką.

Obecne, nowe wydanie milenijne oferuje lepszą typografię, rysunki, skorowidze oraz poprawki autoryzowane przez Kalifornijski Instytut Technologiczny (szczegóły można znaleźć na stronie www.feynmanlectures.info).

Richard P. Feynman był profesorem fizyki w Kalifornijskim Instytucie Technologicznym od 1951 do 1988 roku. W 1965 roku otrzymał Nagrodę Nobla za wkład w rozwój elektrodynamiki kwantowej. Dzięki swoim popularnym książkom stał się jedną z najbardziej lubianych postaci XX stulecia.

Robert B. Leighton był fizykiem i astronomem, cenionym wykładowcą i autorem podręczników, wieloletnim profesorem Kalifornijskiego Instytutu Technologicznego.

Matthew Sands był profesorem Kalifornijskiego Instytutu Technologicznego, zastępcą dyrektora Stanford Accelerator Center i prorektorem do spraw nauki Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz. Stanął na czele programu reform studiów licencjackich w Kalifornijskim Instytucie Technologicznym i doprowadził do powstania Feynmana wykładów z fizyki.

Podczas swej działalności wykładowcy, demonstratora i popularyzatora fizyki (także w licznych wykładach i pokazach fizycznych na różnych uczelniach amerykańskich oraz w wielu występach radiowych i telewizyjnych) Jearl Walker stał się prawdziwym kolekcjonerem przykładów, doświadczeń, ciekawostek, historyjek i faktów, świadczących o tym, że „fizyka jest wszędzie”, że niemal wszystko, co dzieje się wokół nas, można wyjaśnić na podstawie wiedzy z zakresu fizyki.
Te właśnie przykłady, doświadczenia, ciekawostki, historyjki i fakty oraz ich wyjaśnienia na podstawie pojęć i praw fizyki są zawarte w recenzowanej książce The Flying Circus of Physics. Jak pisze autor, książka powstała w związku z zainteresowaniem zawartością jego „kolekcji” ze strony studentów oraz jego kolegów – wykładowców i asystentów.
Książka dzieli się na siedem części, poświęconym ruchom, płynom, dźwiękom, ciepłu, elektryczności i magnetyzmowi, optyce oraz widzeniu. Zawiera kilkaset historyjek, które składają się z omówienia sytuacji, pytań do czytelnika oraz raczej zwięzłej odpowiedzi autora. Oto kilka przykładów:
Czy można rozpalić ogień za pomocą lodu? Dlaczego tuż przed uderzeniem tornada (trąby powietrznej) niebo robi się zielone? W jaki sposób elektryczny węgorz wytwarza pole elektryczne? Dlaczego mokry piasek jest ciemniejszy od suchego? Co jest przyczyną mirażu oazy? Dlaczego gwiazdy migoczą? Czy można jeździć samochodem po suficie? Zebrane w książce historyjki te są bardzo różne – jedne całkiem proste, a inne bardzo skomplikowane, jedne niezwykle pomysłowe, a inne cokolwiek wydumane. Wiele z nich dotyczy różnych dyscyplin sportu, ewolucji cyrkowych, katastrof budowlanych, lawin śniegowych i kamiennych, instrumentów muzycznych i akustyki, sopli lodowych i płatków śniegu, błyskawic i elektryczności statycznej, tęczy i kalejdoskopów oraz złudzeń optycznych. Siłą książki jest niezwykła mnogość zebranych historyjek oraz ich atrakcyjne i na ogół dowcipne przedstawienie. Niektóre z nich wykorzystano w podręczniku Hallidaya, Resnicka i Walkera Podstawy fizyki w charakterze przykładów lub zadań domowych, lecz większość jest całkiem nowa także dla znających Podstawy fizyki.

Stopy metali z pamięcią kształtu można zaliczyć do relatywnie nowej grupy materiałów funkcjonalnych. Ich szczególne właściwości, jakimi są efekty pamięci kształtu, ściśle wiążą się z odwracalną, termosprężystą przemianą martenzytyczną, która polega na zmianie struktury, czyli rekonfiguracji atomów w wyniku działania temperatury, naprężeń lub pola magnetycznego.
Monografia stanowi syntezę licznych publikacji i przedstawia ewolucyjny proces rozwoju wiedzy w tym obszarze nauki o materiałach. Eksponuje również treści o charakterze praktycznym. Dotyczy to nie tylko informacji na temat technologii wytwarzania stopów, ale przede wszystkim opisu procedur i optymalnych parametrów obróbki termomechanicznej w celu uzyskania najkorzystniejszych właściwości stopów z pamięcią kształtu.

Intencją autora, poza wyjaśnieniem istoty zjawisk pamięci kształtu w metalach, jest pobudzenie wyobraźni konstruktorów do wykorzystania ich unikalnych właściwości oraz zachęcenie potencjalnych producentów urządzeń do zastosowania rozwiązań opartych na tych materiałach. Książka może być również pomocna doktorantom i studentom kierunków związanych z inżynierią i nauką o materiałach.

W pracy przedstawiono i przedyskutowano wyniki badań przemian strukturalnych surowiczej albuminy ludzkiej i wołowej, przebiegających pod wpływem kontrolowanego wzrostu temperatury w roztworach wodnych. Zastosowanie wysokiej jakości czułego mikrokalorymetru pozwoliło prześledzić subtelne zmiany zachodzące w białku pod wpływem takich czynników środowiskowych, jak radiowe (RF) i ultrafioletowe (UV) promieniowanie elektromagnetyczne. Udokumentowano występowanie różnic w przebiegu termicznego rozfałdowania albuminy wolnej i zawierającej kwasy tłuszczowe, reakcji obydwu form białka na promieniowanie UV oraz w wiązaniu denaturantów (etanolu). Połączenie danych kalorymetrycznych z odpowiednim modelem matematycznym pozwoliło scharakteryzować założony proces termicznej denaturacji trójdomenowego białka, jakim jest albumina.

Problem planowania trajektorii ruchu manipulatorów jest niezmiernie istotny z punktu widzenia użytkownika. Podczas realizacji dowolnego zadania wykonywanego przez robota niezbędne jest określenie sposobu zmian położenia wszystkich złączy manipulatora.
Zadanie planowania trajektorii składa się z dwóch etapów. Pierwszym jest przestrzenne planowanie toru określone we współrzędnych uogólnionych, natomiast drugim jest parametryzacja w dziedzinie czasu. Parametryzację przeprowadza się przez przyjęcie określonych zmian w czasie położenia oraz jego pochodnych. Większość stosowanych sposobów parametryzacji posiada wady, tj. nieciągłość funkcji przyspieszenia lub szarpnięcia, konieczność podziału trajektorii na przedziały i określanie zależności opisujących wielkości kinematyczne oddzielnie dla każdego przedziału (wyłączając planowanie ruchów multipoint, gdzie w złożonych operacjach wymaga się stosowania różnych wartości parametrów kinematycznych w różnych przedziałach czasu), brak możliwości uwzględnienia wartości początkowych i końcowych itd. Ponadto wiele z tych metod, ze względu na zbyt dużą złożoność obliczeniową, ma znaczenie jedynie teoretyczne. Złożoność obliczeniowa jest jedną z nielicznych wad sposobu parametryzacji wykorzystującego wielomiany wyższych stopni.
Celem pracy jest opracowanie algorytmu planowania trajektorii ruchu z wykorzystaniem wielomianów wyższych stopni przy jednoczesnym uproszczeniu złożoności obliczeniowej. W pracy zrezygnowano z najczęściej stosowanego opisu wielomianu. Do budowy postaci wielomianu określającego funkcję przyspieszenia wykorzystano krotności miejsc zerowych wielomianu. Efektem takiego podejścia jest konieczność wyznaczenia zaledwie jednego współczynnika wielomianu, niezależnie od jego stopnia. Współczynnik ten może być zachowany dla funkcji prędkości, położenia i szarpnięcia.
W pracy przedstawiono analizę literatury i najczęściej stosowane sposoby opisu funkcji wielkości kinematycznych, przedstawiono wielomianowe funkcje położenia, prędkości, przyspieszenia i szarpnięcia oraz wyznaczono współczynniki i czasy ruchu przy ograniczeniu szarpnięcia, przyspieszenia i prędkości, a także zaprezentowano na sześciu przykładach sposób planowania trajektorii manipulatorów wykorzystujący wielomiany wyższych stopni.
Wyniki symulacji wskazują na możliwość wykorzystania wielomianów wyższych stopni do planowania trajektorii ruchu manipulatorów, a przedstawione zależności na funkcje położeń, prędkości, przyspieszeń, szarpnięć oraz wyprowadzone zależności na współczynniki i całkowity czas ruchu mogą być wykorzystane jako gotowe wzorce przebiegów wielkości kinematycznych podczas projektowania manipulatorów i maszyn obróbkowych. Przykłady potwierdzają także znaczną efektywność obliczeniową prezentowanego podejścia.