Физика динамика: Ошибка: 404 Материал не найден

Содержание

Конспект по физике на тему “Механика. Динамика” (подготовка к ЕГЭ)

Раздел 1.2. Динамика.

Тема 1. Три закона Ньютона.

Динамика изучает причины движения тел и способы определения ускорения.

Инерция – явление, при котором тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения (т.е. в этих случаях отсутствует ускорение). Иначе говоря, инертность – это явление сохранения скорости тела.

Инерциальные системы отсчета (ИСО) – это системы отсчета, относительно которых наблюдается инерция, а также те, которые движутся равномерно и прямолинейно относительно ИСО.

ИСО – системы, ускорение которых равно нулю.

Инертность – физическое свойство, заключающееся в том, что любое тело оказывает сопротивление изменению его скорости (как по модулю, так и по направлению).

Проявление инертности чаще всего наблюдается в движущемся транспорте.

Например, при резком увеличении скорости все пассажиры отклоняются назад, при резком торможении – вперед, при повороте направо все отклоняются влево и т.д.

Масса m (кг) – физическая величина, являющаяся мерой инертности тела. Измерительный прибор – весы.

Сила F (Н) – количественная характеристика воздействия одного тела на другое.

Сила – векторная величина, которая имеет числовое значение, направление в пространстве, точку приложения.

Точкой приложения всех сил (кроме веса) является центр тяжести тела. Измерительный прибор – динамометр.

Законы Ньютона

Законы Ньютона справедливы только в ИСО.

Равнодействующая сила – векторная сумма всех сил, действующих на тело:

Тема 2. Сила всемирного тяготения.

Сила всемирного тяготения – это сила, с которой тела притягиваются к друг другу. Это сила наиболее заметно проявляется при взаимодействии массивных тел (звезд, планет, их спутников).

Закон всемирного тяготения: все тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению масс этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними:

, где

G=6,67*10-112/кг2 гравитационная постоянная, численно равная силе гравитационного притяжения двух тел массой по 1 кг каждое , находящихся на расстоянии 1м одно от другого;

r – расстояние между центрами тел.

Сила всемирного тяготения направлена по линии, соединяющей центры тел:

Тема 3. Сила тяжести

Сила тяжести – это сила, с которой планета (Земля) притягивает к себе окружающие тела. Сила тяжести имеет гравитационную природу. Направление силы тяжести – вертикально вниз:

Искусственный спутник планеты (ИСЗ)

– это тело, которое обращается вокруг планеты. Движение искусственных спутников происходит по эллипсам, но для удобства рассматривают упрощенный случай – движение по окружности. Линейную скорость такого движения называют первой космической скоростью.

М – масса планеты,

m – масса спутника,

R –радиус планеты,

H –высота спутника над поверхностью планеты,

r – расстояние от центра планеты до спутника (r=R+H – радиус орбиты),

vI – первая космическая скорость спутника.

Закон движения ИСЗ – второй закон Ньютона:

Тема 4. Сила упругости

Сила упругости – это сила, возникающая при деформации тел, как ответная реакция на внешнее воздействие. Сила упругости имеет электромагнитную природу.

Деформация – изменение формы или объема тела.

Виды деформации:

Растяжение –это вид деформации, при котором нагрузка прикладывается продольно от тела, то есть соосно или параллельно точкам крепления тела.

Сжатие –это вид деформации, аналогичный растяжению, с одним отличием в способе приложения нагрузки, ее прикладывают соосно, но по направлению к телу.

Изгиб – это вид деформации, при котором нарушается прямолинейность главной оси тела.

Сдвиг – это вид деформации, при котором нагрузка прикладывается параллельно основанию тела. В ходе деформации сдвига одна плоскость тела смещается в пространстве относительно другой.

Кручение – это вид деформации, при котором к телу приложен крутящий момент, вызванный парой сил, действующих в перпендикулярной плоскости оси тела.

Упругие деформации исчезают после снятия нагрузки.

Пластические деформации остаются после снятия нагрузки.

Закон Гука: модуль силы упругости , возникающей при деформации тела, пропорционален его удлинению

где:

k – жесткость пружины, зависящая от его размеров, формы и материала. Единица измерения (H/m).

Закон Гука выполняется только для упругих деформаций.

Сила упругости направлена противоположно перемещению частиц при деформации.

Сила реакции опоры (N) всегда перпендикулярна опоре.

Сила натяжения нити (T) всегда направлена вдоль оси подвеса.

Архимедова сила (FA) всегда противоположна силе тяжести.

Основные понятия и величины, характеризующие деформацию.

Деформация или абсолютное удлинение тела х (м):

где:

l0 – начальная длина тела, l – длина деформированного тела.

Относительное удлинение тела :

.

Механическое напряжение (Н/м2):

Жесткость пружины k (H/м):

, где:

E – модуль упругости (модуль Юнга).

Тема 5. Силы трения.

Сила трения возникает при движений тел или при попытке сдвинуть их с места.

Она действует на поверхности тел и затрудняет их перемещение относительно друг друга.

Относится к силам электромагнитной природы.

Трение бывает сухое и жидкое.

Сухое делится на три вида: трение покоя, трение скольжения и трение качения.

Трение скольжения возникает при скольжении одного тела по поверхности другого.

Направление трения скольжения противоположно скорости движения :

Трение скольжения находится по формуле:

,где:

– коэффициент трения.

Если движение происходит по гладкой поверхности, то силу трения учитывать не надо. Если тело преодолевает границу между гладкой и шероховатой поверхностью, то сила трения равна:

.

Трение покоя возникает при попытке сдвинуть предмет с места. Трение покоя противоположно приложенной силе или направлению возможного движения.

Жидкое трение (сила сопротивления) возникает при движении в жидкостях и газах. Направление жидкого трения противоположно скорости движения:

.

Жидкое трение зависит от формы тел.

При малых скоростях :

При больших скоростях:

.

Тема 6. Вес тела

Вес тела – это сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле, действует на опору или подвес (сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес).

Относится к силам электромагнитной природы.

Измеряется динамометром.

Единица измерения – ньютон (Н).

Вес тела, опускающегося с ускорением или поднимающегося с замедлением:

Р = m(g – a).

Вес тела, поднимающегося с ускорением или опускающегося с замедлением:

Р = m(g + a).

Перегрузка при подъеме с ускорением или спуске с замедлением:

,где :

n — перегрузка (безразмерная),

Р — вес (Н),

m — масса (кг),

g — ускорение свободного падения (м/с2).

Тема 7. Импульс тела

Импульс тела р (кг*м/с) – это векторная физическая величина, равная произведению массы тела на его скорость.

.

Направление импульса совпадает с направлением скорости, так как масса есть величина положительная:

.

Импульс равен нулю, если тело не движется (v=0).

Суммарный (полный) импульс системы тел – это векторная сумма импульсов всех тел:

Изменение импульса тела – векторная разность между конечным и начальным импульсом тела:

.

Второй закон Ньютона:

Закон сохранения импульса: полный импульс замкнутой системы сохраняется.

Систему называют замкнутой, если тела, входящие в нее, взаимодействуют только друг с другом, а влиянием внешних сил можно пренебречь.

Динамика. Физика, 10 класс: уроки, тесты, задания.

Вход Вход Регистрация Начало Новости ТОПы Учебные заведения Предметы Проверочные работы Поиск по сайту
    Предметы
  • Физика
  • 10 класс
  1. Законы Ньютона

  2. Сила тяготения

  3. Сила упругости

Отправить отзыв Нашёл ошибку? Сообщи нам! Copyright © 2022 ООО ЯКласс Контакты Пользовательское соглашение

Наглядная физика.

Кинематика и динамика. Законы сохранения

Серии  Наглядная школа

Предметы  Физика

Классы  7, 9, 10

Артикул  4640008176589

Интерактивное учебное пособие разработано с учётом ФГОС и примерной программы по физике основного и среднего общего образования. Материал интерактивного учебного пособия «Наглядная физика. Кинематика и динамика. Законы сохранения» содержит темы учебного курса по физике 7, 9, 10 классов.
Пособие можно использовать с любыми учебниками, входящими в Федеральный перечень. В каждую тему включены тестовые контрольные задания, интерактивный теоретический материал (в том числе демонстрации). В пособии использованы следующие медиаобъекты: аудиолекции, интерактивные модели различных явлений, процессов, интерактивные задания, в том числе с возможностью изменять числовые и графические параметры. 
Отличительной особенностью интерактивных учебных пособий «Наглядная физика. Кинематика и динамика. Законы сохранения» является создание собственной тематической последовательности курса с возможностью включить дополнительные медиаобъекты в структуру самого пособия.   
Учебный материал пособия поможет педагогу  сформировать у учащихся:  основные понятия учебного курса, смысл физических величин и законов; умения описывать, объяснять физические явления и представлять результаты измерений с помощью графиков, выявлять на этой основе эмпирические зависимости; знания о практическом использовании законов физики.

  1. Закон движения. Перемещение
  2. Скорость. Равномерное прямолинейное движение
  3. Ускорение
  4. Равнопеременное движение. График зависимости S(t), V(t), a(t)
  5. Баллистическое движение
  6. Кинематика вращательного движения
  7. Кинематика колебательного движения
  8. Законы Ньютона
  9. Закон всемирного тяготения
  10. Сила тяжести
  11. Сила упругости. Вес тела
  12. Сила трения
  13. Закон сохранения импульса
  14. Работа силы
  15. Потенциальная энергия
  16. Неупругое и упругое столкновения
  17. Движение тела в гравитационном поле
  18. Динамика свободных колебаний
  19. Колебательная система под действием внешних сил
  20. Вынужденные колебания. Резонанс

Microsoft® Windows® XP и выше

Mac OS X : Leopard/Snow Leopard

Linux: Ubuntu/Fedora/Suse

  • Операционная система:
  • Процессор: 1 ГГц
  • ОЗУ: 1 Гб
  • 300 МБ свободного места на жестком диске
  • Видеоадаптер с памятью 64 MБ
  • Устройство для чтения компакт-дисков
  • Разрешение экрана не менее 1024 Х 768

Рекомендуется подключение к интернету для активации программы

КВН по физике “Динамика”

План проведения:

1) Представление команд, включающее в себя:

А) Приветствие участников КВН

Б) Девиз команды

В) Объявление сути эмблемы команды;

2) Разминка. Конкурс «Поездка в автобусе»

3) Конкурс «Кубик Рубика»

4) Конкурс Эрудитов

5) Конкурс «Продолжи сказку»

6) Конкурс «Взаимодействие на дорогах»

7) Конкурс загадок

8) Конкурс капитанов

9) Конкурс болельщиков

Аня: «Нам необыкновенно повезло, что мы живем в век, когда еще можно делать открытия». Р.Фэйман

Физика! Какая емкость слова!

Физика для нас не просто звук!

Физика – опора и основа

Всех без исключения наук!

Диана: Добрый день, дорогие друзья! Нам очень хочется, чтобы у всех собравшихся в зале было доброе веселое настроение, ведь наш КВН не совсем обычный. Мы хотим утвердить высказывание «Физики умеют шутить». Мы считаем это высказывание очень важным. И следуя словам Наполеона Бонапарта : «От великого до смешного – один шаг» и применяя к ним переместительный закон сложения, мы пришли в выводу: «От смешного до великого – один шаг».

Аня: Давайте же постараемся, чтобы наш КВН проходил задорно и ярко. Для этого надо немного: принять эстафету юмора и великих физиков – великие шутить умели.

Диана: Великий физик Пауль Эренфест обучил своего цейлонского попугая произносить фразу «Но, господа, ведь это не физика». Этого попугая он предлагал в качестве председателя в дискуссиях о новой квантовой механике в Гентенгене.

Аня: На одной из своих лекций Давив Гильберт сказал: «Каждый человек имеет некоторый определённый горизонт. Когда он сужается и становится бесконечно малым, он превращается в точку. Тогда человек говорит: «Это моя точка зрения».

Диана: Пора переходить к основной программе КВНа, иначе зрители заявят, что наша разговорчивость равняется 1 кену.

Аня: Дело в том, что подшучивая над американским физиком Робертом Милликеном его сотрудники предложили ввести новую единицу – кен – для измерения разговорчивости. Её тысячная часть – милликен – должна превышать разговорчивость среднего человека.

Диана: Итак внимание! Мы даём возможность командам, их болельщикам и зрителям блеснуть знаниями по физике и юмору. Нобелевскую премию победителю, конечно, обещать не можем, но победителей ждёт приз-сюрприз.

Аня: Членов жюри (коллегию справедливости и коллегию точности) прошу приступить к работе. Представляем команду Синхрофазотрон.

Приветствие: КВН – среда, под действием которой вся людская масса диссоциирует на болельщиков и игроков.

Игроки выигравшей команды заряжены положительно. Проигравшие – отрицательно. Жюри – электронейтрально.

Наш первый закон – закон сохранения успеха! Полный запас успеха обеих команд постоянный. Он только может переходить от одной команды к другой и наоборот.

Понятие сопротивление – это отношение учителей к подготовке КВН. Коэффициент удельного сопротивления обратно пропорционален оценкам, которые вы получили в период подготовки к КВН.

Диана: Приглашаем команду Базон Хикса.

Приветствие: Существует 3 закона КВНодинамики:

1 закон – Физика+Юмор=constanta

Чем больше физики, тем меньше юмора и наоборот.

2 закон – В замкнутой системе зала, когда игрок тянет время зрителей, то он тянет его к выходу.

3 закон – Силы взаимодействия отражающихся команд противоположны по направлению, но равны по величине. Равнодействующая этих сил направлена в сторону побеждающей команды.

Обобщив великое наследие прошлого, мы вносим свой вклад в сокровищницу КВНской мысли.

В век, когда создаются новые методы обучения. Когда и КВН может служить оружием ученической и педагогической мысли.

Девиз: Больше физики наилучшего качества с наименьшими затратами. Мы приглашаем и наших противников принять участие в разработке этой актуальной и интересной проблемы.

Аня: Прошу команды подготовиться к разминке.

2) Разминка. Конкурс «Поездка в автобусе»

Диана: Все участники команд представляют себя пассажирами в автобусе. Каждый из вас корпусом тела должен двигаться в соответствии с данной информацией, которая звучит примерно так: автобус плавно отъезжает от остановки, прибавляет скорость, делает резкий поворот влево и т.д.

Аня: Команда Синхрофазотрон: автобус плавно отъезжает от остановки. Резко тормозит. Далее движется равномерно прямолинейно. Затем сделал резкий поворот направо. Движется со скоростью прямолинейно, резко повернул налево. Движется прямолинейно равномерно.

Диана: Команда Базон Хикса: автобус с постоянной скоростью подъезжает к остановке. Плавно тормозит. Начинает движение прямолинейно равномерно. Резко поворачивает налево. Продолжает движение прямолинейно, резко увеличивая скорость. Затем делает резкий поворот направо. Далее движется прямолинейно равномерно. ПРОСИМ ЖЮРИ ОЦЕНИТЬ ДАННЫЙ КОНКУРС.

3) Конкурс «Кубик Рубика»

Аня: Требуется дописать формулы. На этот конкурс каждой команде даётся по 6 формул, а на заполнение 2 минуты… Приглашаем команды на сцену. ПРОСИМ ЖЮРИ ВЫСТАВИТЬ ОЦЕНКИ ЗА КОНКУРС «КУБИК РУБИК» (средний балл).

4) Конкурс «эрудитов»

Диана: Член команды называет фамилию учёного-физика, а другая команда называет учёного, фамилия которого начинается на букву, которой заканчивалась фамилия первого учёного. Если одна из команд выбывает, то другая команда может продолжать самостоятельно. Уважаемое жюри, ОЦЕНИТЕ ПОЖАЛУЙСТА КОНКУРС. (средний балл).

Фамилии учёных: Планк, Коперник, Копица, Архимед, Доплер, Рейген, Ньютон, Нерст, Торричели, Иоффе, Евклид, Джоуль, Ленц, Циолковский.

Полную информацию смотрите в файле.

Динамика

Теперь, когда вы изучили кинематику, вы должны хорошо понимать, что движущиеся объекты обладают кинетической энергией, то есть способностью движущегося объекта двигать другой объект. Чтобы изменить движение объекта и, следовательно, его кинетическую энергию, объект должен претерпеть изменение скорости, которое называется ускорением. Так что же вызывает ускорение? Чтобы ответить на этот вопрос, вы должны изучить силы и их применение.

Динамика , или изучение сил, была очень просто и эффективно описана сэром Исааком Ньютоном в 1686 году в его шедевре Principia Mathematica Philosophiae Naturalis. Ньютон описал связь между силами и движением, используя три основных принципа. Эти концепции, известные как законы движения Ньютона, до сих пор используются в различных приложениях, от спортивной науки до авиационной техники.


Цели

  1. Дайте определение массе и инерции и объясните значение 1-го закона Ньютона.
  2. Дайте определение силе и различайте контактные силы и силы поля.
  3. Нарисуйте и подпишите диаграмму свободного тела, показывающую все силы, действующие на объект.
  4. Определить равнодействующую двух или более векторов графически и алгебраически.
  5. Начертите масштабную диаграмму силы с помощью линейки и транспортира.
  6. Разложите вектор на перпендикулярные компоненты: как графически, так и
    алгебраически.
  7. Используйте векторные диаграммы для анализа механических систем (равновесных и неравновесных).
  8. Проверить второй закон Ньютона для линейного движения.
  9. Опишите, как связаны масса и вес.
  10. Определите пары действие-противодействие.
  11. Примените 3-й закон Ньютона для определения неизвестных сил.
  12. Дайте определение трению и различайте статическое и кинетическое трение.
  13. Определите коэффициент трения для двух поверхностей.
  14. Вычислите параллельные и перпендикулярные компоненты веса объекта для решения задач наклона.
  15. Проанализируйте и решите основные проблемы машины Этвуда, используя 2-й закон движения Ньютона.

Темы исследования

  1. Первый закон Ньютона
  2. Бесплатные диаграммы тела
  3. Второй закон Ньютона
  4. Статическое равновесие
  5. Третий закон Ньютона
  6. Трение
  7. Пандусы и уклоны
  8. Этвуд Машины

 

Видеоуроки

  1. Первый закон движения Ньютона
  2. Бесплатные диаграммы тела
  3. Второй закон движения Ньютона
  4. Третий закон движения Ньютона
  5. Трение
  6. Пандусы и уклоны

 

Риджентс Физика Динамика

Теперь, когда мы изучили кинематику, вы должны хорошо понимать, что движущиеся объекты обладают кинетической энергией, то есть способностью движущегося объекта двигать другой объект. Чтобы изменить движение объекта и, следовательно, его кинетическую энергию, объект должен изменить скорость, что называется ускорением. Так что же вызывает ускорение? Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны изучить силы и их применение.

Динамика, или изучение сил, была очень просто и эффективно описана сэром Исааком Ньютоном в 1686 году в его шедевре Principia Mathematica Philosophiae Naturalis. Ньютон описал взаимосвязь между силами и движением, используя три основных принципа, которые до сих пор используются в различных приложениях, от спортивной науки до авиационной техники.Эти принципы широко известны как законы движения Ньютона.


Цели

  1. Дайте определение массе и инерции и объясните значение 1-го закона Ньютона.
  2. Дайте определение силе и различайте контактные силы и силы поля.
  3. Нарисуйте и подпишите диаграмму свободного тела, показывающую все силы, действующие на объект.
  4. Определить равнодействующую двух или более векторов графически и алгебраически.
  5. Начертите масштабную диаграмму силы с помощью линейки и транспортира.
  6. Разложите вектор на перпендикулярные компоненты: как графически, так и алгебраически.
  7. Используйте векторные диаграммы для анализа механических систем (равновесных и неравновесных).
  8. Проверить второй закон Ньютона для линейного движения.
  9. Опишите, как связаны масса и вес.
  10. Дайте определение трению и различайте статическое и кинетическое трение.
  11. Определите коэффициент трения для двух поверхностей.
  12. Вычислите параллельные и перпендикулярные компоненты веса объекта для решения задач наклона.

Темы исследования

  1. Первый закон Ньютона
  2. Второй закон Ньютона
  3. Третий закон Ньютона
  4. Трение
  5. Пандусы и уклоны
  6. Викторина по динамике

 

Физика вирусной динамики | Nature Reviews Physics

  • Каспар Д.Л.Д. и Клуг А. Физические принципы построения обычных вирусов. Гавань Колд Спринг. Симп. Квант. биол. 27 , 1–24 (1962).

    Google ученый

  • Роос, В. Х., Бруинсма, Р. и Вуит, Г. Дж. Л. Физическая вирусология. Нац. физ. 6 , 733–743 (2010). Обзор физики равновесия сборки вирусов в статических условиях и механических свойств вирусов .

    Google ученый

  • Grunewald, K. et al. Трехмерная структура вируса простого герпеса по данным криоэлектронной томографии. Наука 302 , 1396–1398 (2003).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Ван, В. и др. Структура и сборка нуклеокапсида вируса Эбола. Природа 551 , 394–397 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Dai, X.H. et al. In situ структуры генома и аппарата доставки генома в одноцепочечном РНК-вирусе. Природа 541 , 112–116 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Берен, К. и др. Организация генома и взаимодействие с капсидным белком в многокомпонентном РНК-вирусе. Проц. Натл акад. науч. США 117 , 10673 (2020).

    Google ученый

  • Fraenkel-Conrat, H. & Williams, RC. Реконструкция активного вируса табачной мозаики из его неактивных компонентов белка и нуклеиновой кислоты. Проц. Натл акад. науч. США 41 , 690–698 (1955).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Батлер, П.Дж.Г. и Клуг, А. Сборка вируса. науч. Являюсь. 239 , 62–69 (1978).

    Google ученый

  • Bancroft, J.B. в Advances in Virus Research Vol. 16 (ред. Смит, К.М. и др.) 99–134 (Academic, 1970).

  • Адольф, К.W. & Butler, PJG Сборка сферического растительного вируса. Фил. Транс. Р. Соц. Лонд. B 276 , 113–122 (1976).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Бэнкрофт, Дж. Б. и Хиберт, Э. Формирование инфекционного нуклеопротеина из белка и нуклеиновой кислоты, выделенных из небольшого сферического вируса. Вирусология 32 , 354–356 (1967).

    Google ученый

  • Принсен П., ван дер Шут П., Гелбарт В. М. и Ноблер К. М. Многооболочечные структуры белков оболочки вируса. J. Phys. хим. B 114 , 5522–5533 (2010).

    Google ученый

  • Кегель, В.К. и ван дер Шут, П. Физическая регуляция самосборки белка оболочки вируса табачной мозаики. Биофиз. J. 91 , 1501–1512 (2006).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Ceres, P. & Zlotnick, A. Слабых белок-белковых взаимодействий достаточно для сборки капсидов вируса гепатита В. Биохимия 41 , 11525–11531 (2002). Ключевая статья, сообщающая о том, как слабые белковые взаимодействия могут привести к стабильным вирусным капсидам .

    Google ученый

  • Макферсон, А. Образование и кристаллизация мицелл как парадигмы сборки вируса. BioEssays 27 , 447–458 (2005).

    Google ученый

  • Prevelige, PE, Thomas, D. & King, J. Фазы зарождения и роста при полимеризации субъединиц оболочки и каркаса в икосаэдрические прокапсидные оболочки. Биофиз.J. 64 , 824–835 (1993).

    Google ученый

  • дель Аламо, М. и Матеу, М. Г. Электростатическое отталкивание, компенсаторные мутации и неаддитивные эффекты дальнего действия на границе димеризации капсидного белка ВИЧ. Дж. Мол. биол. 345 , 893–906 (2005).

    Google ученый

  • Казини Г. Л., Грэм Д., Хайне Д., Гарсеа, Р.Л. и Ву, Д. Т. Сборка капсида папилломавируса in vitro, проанализированная с помощью светорассеяния. Вирусология 325 , 320–327 (2004).

    Google ученый

  • Занди Р., ван дер Шут П., Регера Д., Кегель В. и Рейсс Х. Классическая теория нуклеации вирусных капсидов. Биофиз. J. 90 , 1939–1948 (2006).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Медрано, М.и другие. Визуализация и количественная оценка последовательности переходных промежуточных продуктов показывают обратимый путь самосборки простого икосаэдрического капсида вируса. Дж. Ам. хим. соц. 138 , 15385–15396 (2016).

    Google ученый

  • Злотник, А. Отличие обратимой сборки вирусного капсида от необратимой. Дж. Мол. биол. 366 , 14–18 (2007).

    Google ученый

  • Утрехт, С., Барбу, И. М., Шумейкер, Г. К., ван Дуйн, Э. и Хек, А. Дж. Р. Исследование сборки вирусного капсида с помощью масс-спектрометрии подвижности ионов. Нац. хим. 3 , 126–132 (2011).

    Google ученый

  • Лутомски, К.А. и др. Завершение капсида вируса гепатита В происходит путем исправления ошибок. Дж. Ам. хим. соц. 139 , 16932–16938 (2017).

    Google ученый

  • Комас-Гарсия, М., Кадена-Нава, Р. Д., Рао, А. Л. Н., Ноблер, С. М. и Гелбарт, В. М. Количественная оценка in vitro относительной эффективности упаковки одноцепочечных молекул РНК вирусным капсидным белком. Дж. Вирол. 86 , 12271–12282 (2012).

    Google ученый

  • Varrelmann, M. & Maiss, E. Мутации в гене белка оболочки вируса оспы сливы подавляют сборку частиц, гетерологичную инкапсидацию и комплементацию в трансгенных растениях Nicotiana benthamiana . Дж. Генерал Вирол. 81 , 567–576 (2000).

    Google ученый

  • Танг, Дж. Х. и др. Роль шарниров субъединиц и молекулярных «переключателей» в контроле полиморфизма вирусного капсида. Дж. Структура. биол. 154 , 59–67 (2006).

    Google ученый

  • Lutomski, C.A. et al. Несколько путей сборки капсида. Дж. Ам. хим. соц. 140 , 5784–5790 (2018). Метод масс-спектрометрии отдельных частиц для изучения различных путей сборки вируса .

    Google ученый

  • Хаган М.Ф., Эльрад О.М. и Джек Р.Л. Механизмы кинетического захвата при самосборке и фазовом превращении. J. Chem. физ. 135 , 104115 (2011).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Майклс, Т.CT, Bellaiche, MMJ, Hagan, MF & Knowles, TPJ. Кинетические ограничения на самосборку в замкнутые супрамолекулярные структуры. науч. Респ. 7 , 12295 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Levinthal, C. Существуют ли пути для сворачивания белка? Дж. Чим. физ. 65 , 44–45 (1968).

    Google ученый

  • Леопольд, П. Е., Монтал, М. и Онучич, Дж. Н. Воронки сворачивания белков: кинетический подход к взаимосвязи последовательности и структуры. Проц. Натл акад. науч. США 89 , 8721–8725 (1992).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Асор Р.и другие. Реакции сборки капсидного белка гепатита В в наночастицы капсида следуют узкому пути через сложный ландшафт реакций. ACS Nano 13 , 7610–7626 (2019).

    Google ученый

  • Тума, Р., Цурута, Х., Френч, К. Х. и Превелиж, П. Е. Обнаружение промежуточных соединений и кинетический контроль во время сборки прокапсида бактериофага Р22. Дж. Мол. биол. 381 , 1395–1406 (2008 г.).

    Google ученый

  • Трессет, Г. и др. Капсидные белки норовируса самособираются посредством двухфазной кинетики через долгоживущие промежуточные соединения, подобные клепкам. Дж. Ам. хим. соц. 135 , 15373–15381 (2013).

    Google ученый

  • Law-Hine, D., Zeghal, M., Bressanelli, S., Constantin, D. & Tresset, G. Идентификация основного промежуточного продукта на пути самосборки икосаэдрического вирусного капсида с использованием аналитического модель сферического пятна. Мягкая материя 12 , 6728–6736 (2016).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Chen, B. Сборка, механизм и структура капсида ВИЧ. Биохимия 55 , 2539–2552 (2016).

    Google ученый

  • Вальбуэна, А., Майти, С., Матеу, М. Г. и Роос, У. Х. Визуализация отдельных молекул, образующих решетку вирусного капсидного белка с помощью стохастических путей. ACS Nano 14 , 8724–8734 (2020 г.).

    Google ученый

  • Андо Т., Учихаши Т. и Шойринг С.Съемка биомолекулярных процессов методом высокоскоростной атомно-силовой микроскопии. Хим. Ред. 114 , 3120–3188 (2014).

    Google ученый

  • Майти, С. и др. VPS4 вызывает сужение и расщепление спиральных филаментов ESCRT-III. науч. Доп. 5 , eaau7198 (2019).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Руан Ю. и др. Структурное титрование рецепторного ионного канала GLIC с помощью HS-AFM. Проц. Натл акад. науч. США 115 , 10333–10338 (2018).

    Google ученый

  • Zhou, J. S. et al. Характеристика вирусных капсидов и промежуточных продуктов их сборки с помощью многоциклового резистивного импульсного зондирования с четырьмя последовательными порами. Анал. хим. 90 , 7267–7274 (2018).

    Google ученый

  • Kondylis, P. et al. Конкуренция между нормативной и лекарственной самосборкой вируса наблюдается при использовании одночастичных методов. Дж. Ам. хим. соц. 141 , 1251–1260 (2019). С помощью резистивного импульсного зондирования изучается влияние лекарств на вирусную сборку .

    Google ученый

  • Бранден, К.-И. & Tooze, J. Introduction to Protein Structure , 2-е изд. (Garland, 1999).

  • Рао, В. Б. и Фейсс, М. Механизмы упаковки ДНК большими двухцепочечными ДНК-вирусами. Анну. преп.Вирол. 2 , 351–378 (2015).

  • Smith, D. E. et al. Портальный двигатель бактериофага phi 29 может упаковывать ДНК против большой внутренней силы. Природа 413 , 748–752 (2001).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Эвилевич А., Лавель Л., Ноблер С.М., Распауд Э. и Гелбарт В.М. Ингибирование выброса ДНК из фага осмотическим давлением. Проц. Натл акад. науч.США 100 , 9292–9295 (2003 г.).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Келлер, Н. , Граймс, С., Джардин, П.Дж. и Смит, Д.Е. Заклинивание одиночной молекулы ДНК и динамика, зависящая от истории, во время вирусной упаковки, управляемой двигателем. Нац. физ. 12 , 757 (2016).

    Google ученый

  • Tafoya, S. et al. Молекулярная переключающая регуляция обеспечивает глобальную координацию субъединиц в АТФазе вирусного кольца. Проц. Натл акад. науч. США 115 , 7961–7966 (2018).

    Google ученый

  • Ордян, М., Алам, И., Махалингам, М., Рао, В. Б. и Смит, Д. Е. Нуклеотид-зависимый захват ДНК и механизм концевого зажима регулируют двигатель вирусной упаковки бактериофага Т4. Нац. коммун. 9 , 5434 (2018).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Ньюкомб, В.В., Кокрелл, С.К., Хома, Ф.Л. и Браун, Дж.К. Выброс поляризованной ДНК из капсида вируса герпеса. Дж. Мол. биол. 392 , 885–894 (2009).

    Google ученый

  • Ханхиярви, К. Дж., Зиедайте, Г., Пиетила, М. К., Хеггстром, Э. и Бамфорд, Д. Х. Выделение ДНК из вируса архей — одномолекулярный подход. Биофиз. J. 104 , 2264–2272 (2013).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Манжено, С., Hochrein, M., Radler, J. & Letellier, L. Визуализация выброса ДНК из отдельных фаговых частиц в режиме реального времени. Курс. биол. 15 , 430–435 (2005).

    Google ученый

  • Цукамото, Х. и др. Доказательства того, что взаимодействия SV40VP1-ДНК способствуют сборке сферических вирусных частиц размером 40 нм. Genes Cells 12 , 1267–1279 (2007).

    Google ученый

  • Перлмуттер, Дж. Д. и Хаган, М. Ф. Механизмы сборки вирусов. Анну. Преподобный физ. Химия . 66 , 217–239 (2015). Обзор подходов к моделированию, используемых для характеристики сборки капсида .

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Hu, Y.F., Zandi, R., Anavitarte, A., Knobler, C.M. & Gelbart, W.M. Упаковка полимера вирусным капсидом: взаимодействие между длиной полимера и размером капсида. Биофиз. J. 94 , 1428–1436 (2008).

    Google ученый

  • Берен К., Дризенс Л. Л., Лю К. Н., Ноблер К. М. и Гелбарт В.М. Влияние вторичной структуры РНК на самосборку вирусных капсидов. Биофиз. J. 113 , 339–347 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Ху Т., Чжан Р. и Шковский Б. И. Электростатическая теория самосборки вирусов. Физ. А 387 , 3059–3064 (2008).

    Google ученый

  • Garmann, R. F. et al.Роль электростатики в пути сборки одноцепочечного РНК-вируса. Дж. Вирол. 88 , 10472–10479 (2014).

    Google ученый

  • Гопал А. и др. Вирусные РНК необычайно компактны. PLoS ONE 9 , e105875 (2014).

  • Перлмуттер Дж. Д., Перкетт М. Р. и Хаган М. Ф. Пути сборки вируса вокруг нуклеиновых кислот. Дж. Мол. биол. 426 , 3148–3165 (2014).

    Google ученый

  • Брюинсма Р.Ф., Комас-Гарсия М., Гарманн Р.Ф. и Гросберг А.Ю. Равновесная самосборка малых РНК-вирусов. Физ. Ред. E 93 , 032405 (2016).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Гарманн Р.Ф., Голдфейн А.М. и Манохаран В.Н. Измерения кинетики самосборки отдельных вирусных капсидов вокруг их РНК-генома. Проц. Натл акад. науч. США 116 , 22485–22490 (2019). Пионерская экспериментальная статья по отслеживанию сборки вируса из одной частицы с помощью методов светорассеяния .

    Google ученый

  • Драгня, Б.Наблюдая за ростом вируса. Проц. Натл акад. науч. США 116 , 22420–22422 (2019).

    Google ученый

  • Маркетти, М. и др. Сборка вирусоподобных нуклеокапсидов в реальном времени на уровне отдельных частиц. Нано Летт. 19 , 5746–5753 (2019). Представляет флуоресцентный оптический пинцет для тщательного изучения совокупности вирусов и вирусоподобных частиц .

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • ван Росмален, М.Г. М. и соавт. Выявление в режиме реального времени многоступенчатого механизма сборки вирусоподобных частиц SV40. науч. Доп. 6 , eaaz1639 (2020).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Сандалон З., Далиот Герман Н., Оппенгейм А. Б. и Оппенгейм А. Сборка вирионов и псевдовирионов SV40 in vitro: разработка векторов для генной терапии. Гул. Джин Тер. 8 , 843–849 (1997).

    Google ученый

  • ван Росмален, М.GM, Li, C., Zlotnick, A., Wuite, GJL & Roos, WH Влияние двухцепочечной ДНК на путь сборки и механическую прочность вирусоподобных частиц SV40-VP1. Биофиз. J. 115 , 1656–1665 (2018).

    Google ученый

  • Клер, С. и др. Капсидирование РНК наночастицами, производными SV40, происходит по быстрому двухстадийному механизму. Дж. Ам. хим. соц. 134 , 8823–8830 (2012).

    Google ученый

  • Шеврёй, М.и другие. Динамика неравновесной самосборки икосаэдрических вирусных капсидов, упаковывающих геном или полиэлектролит. Нац. коммун. 9 , 3071 (2018).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Комас-Гарсия, М. и др. Эффективная поддержка сборки вирусоподобных частиц сигналом упаковки ВИЧ-1. eLife 7 , e38438 (2018).

    Google ученый

  • Keane, S.C. et al. Структура сигнала упаковки РНК ВИЧ-1. Наука 348 , 917 (2015).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Дин, П. и др. Идентификация начального элемента распознавания нуклеокапсида в сигнале упаковки РНК ВИЧ-1. Проц. Натл акад.науч. США 117 , 17737 (2020).

    Google ученый

  • Уэбб, Дж. А., Джонс, С. П., Пэрент, Л. Дж., Рузина, И. и Мусье-Форсайт, К. Различные связывающие взаимодействия Gag ВИЧ-1 с Psi и не-Psi РНК: значение для упаковки вирусной геномной РНК. РНК 19 , 1078–1088 (2013).

    Google ученый

  • Цзян В. и Тан Л.Атомные крио-ЭМ структуры вирусов. Курс. мнение Структура биол. 46 , 122–129 (2017).

    Google ученый

  • Люк Д. и Кастон Дж. Р. Криоэлектронная микроскопия для изучения сборки вируса. Нац. хим. биол. 16 , 231–239 (2020).

    Google ученый

  • Тан, Л. и др. В структуре вируса Париакото обнаруживается додекаэдрическая клетка из дуплексной РНК. Нац. Структура биол. 8 , 77–83 (2001).

    Google ученый

  • Koning, R. I. et al. Асимметричная крио-ЭМ реконструкция фага MS2 выявляет структуру генома in situ. Нац. коммун. 7 , 12524 (2016).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Тварок Р., Леонов Г. и Стокли П. Г. Анализ гамильтоновых путей вирусных геномов. Нац. коммун. 9 , 2021 (2018). Подход к описанию взаимодействия геном-капсид .

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Dykeman, E.C. et al. Простые правила эффективной сборки позволяют предсказать расположение упакованной вирусной РНК. Дж. Мол. биол. 408 , 399–407 (2011).

    Google ученый

  • Рудник Дж. и Бруинсма Р.Икосаэдрическая упаковка вирусных геномов РНК. Физ. Преподобный Летт. 94 , 038101 (2005 г.).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Twarock, R. & Stockley, P.G. РНК-опосредованная сборка вируса: механизмы и последствия для вирусной эволюции и терапии. Анну. Ред. Биофиз . 48 , 495–514 (2019)..

  • Коффин, Дж. М., Хьюз, С. Х. и Вармус, Х. Э. Ретровирусы (Cold Spring Harbour Laboratory Press, 1997).

  • Дхармаварам, С., Ше, С. Б., Ласаро, Г., Хаган, М. Ф. и Бруинсма, Р. Гауссова кривизна и кинетика почкования оболочечных вирусов. Вычисление PLoS. биол. 15 , e1006602 (2019).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Порниллос О. и Гансер-Порниллос Б. К. Созревание ретровирусов. Курс. мнение Вирол. 36 , 47–55 (2019).

    Google ученый

  • Перилла, Дж.Р. и Гроненборн, А. М. Молекулярная архитектура ретровирусного капсида. Тренды Биохим. науч. 41 , 410–420 (2016).

    Google ученый

  • Кубо Ю., Хаяси, Х., Мацуяма, Т., Сато, Х. и Ямамото, Н. Попадание ретровируса с помощью протеаз эндоцитоза и катепсина. Доп. Вирол. 2012 , 640894 (2012).

    Google ученый

  • Дешмукх Л., Гирландо Р. и Клор Г.М. Конформация и динамика полипротеина Gag вируса иммунодефицита человека 1, изученные с помощью ЯМР-спектроскопии. Проц. Натл акад. науч. США 112 , 3374–3379 (2015).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Гупта, С., Луи, Дж. М. и Тыко, Р. Влияние ингибитора созревания ВИЧ-1 на структуру и динамику спиралей соединения CA-SP1 в вирусоподобных частицах. Проц. Натл акад. науч. США 117 , 10286–10293 (2020).

    Google ученый

  • Бриггс, Дж. А. Г. Структурная биология in situ — возможности усреднения субтомограмм. Курс. мнение Структура биол. 23 , 261–267 (2013).

    Google ученый

  • Schur, F.K.M. et al. Атомная модель капсида SP1 ВИЧ-1 выявляет структуры, регулирующие сборку и созревание. Наука 353 , 506 (2016).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Дик, Р. А. и др. Инозитолфосфаты являются кофакторами сборки ВИЧ-1. Природа 560 , 509–512 (2018).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Marchetti, M., Wuite, G.J.L. & Roos, WH. Наблюдение с помощью атомно-силовой микроскопии и характеристика одиночных вирионов и вирусоподобных частиц с помощью наноиндентирования. Курс. мнение Вирол. 18 , 82–88 (2016).

    Google ученый

  • де Пабло, П.Дж. и Матеу, М. Г. Механические свойства вирусов. Субъячейка. Биохим. 68 , 519–551 (2013).

    Google ученый

  • Бузон П., Майти С. и Роос В. Х. Физическая вирусология: от самосборки вируса до механики частиц. ПРОВОДА Наномед. Нанобиотехнология. 12 , e1613 (2020).

    Google ученый

  • Ивановская И.Л. и др. Капсиды бактериофагов: прочные нанооболочки со сложными эластичными свойствами. Проц. Натл акад. науч. США 101 , 7600–7605 (2004 г.). Эта статья представляет собой веху в исследованиях физической вирусологии, представляя АСМ как инструмент для изучения вирусной механики .

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Кол, Н. и др. Механические свойства частиц вируса мышиного лейкоза: эффект созревания. Биофиз. J. 91 , 767–774 (2006).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Кол, Н. и др. Переключатель жесткости при вирусе иммунодефицита человека. Биофиз. J. 92 , 1777–1783 (2007). Это исследование показывает прямую связь между вирусной механикой и инфекционностью .

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Панг, Х. Б. и др. Жесткость вириона регулирует проникновение незрелого ВИЧ-1. Ретровирусология 10 , 4 (2013).

    Google ученый

  • Ранкович С., Варадараджан Дж., Рамальо Р., Айкен С. и Руссо И. Обратная транскрипция механически инициирует разборку капсида ВИЧ-1. Дж. Вирол. 91 , e00289-17 (2017).

    Google ученый

  • Rouzina, I. & Bruinsma, R. Конфайнмент ДНК приводит к обнажению вируса ВИЧ. евро. физ. Дж. Спец. Верхняя. 223 , 1745–1754 (2014).

    Google ученый

  • Veesler, D. & Johnson, J. E. Созревание вируса. Анну. Преподобный Биофиз. 41 , 473–496 (2012).

    Google ученый

  • Roos, W.H. et al. Механика созревания бактериофагов. Проц. Натл акад. науч. США 109 , 2342–2347 (2012).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Jiang, W. et al. Складка белка оболочки и переход созревания бактериофага P22 видны при субнанометровом разрешении. Нац. Структура биол. 10 , 131–135 (2003).

    Google ученый

  • Juhala, R.J. et al. Геномные последовательности бактериофагов HK97 и HK022: распространенный генетический мозаицизм у лямбдоидных бактериофагов. Дж. Мол. биол. 299 , 27–51 (2000).

    Google ученый

  • Lander, G.C. et al. Стабилизация лямбда бактериофага вспомогательным белком gpD: время, место и механизм прикрепления, определяемые крио-ЭМ. Структура 16 , 1399–1406 (2008).

    Google ученый

  • Кант Р. и др. Изменение стабильности и биомеханики капсида бактериофага Р22 в процессе созревания. Биохим. Биофиз. Acta Gen. Subj. 1862 , 1492–1504 (2018).

    Google ученый

  • Hernando-Perez, M. et al. Взаимодействие между механикой и стабильностью вирусных клеток. Наномасштаб 6 , 2702–2709 (2014).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Мангель, В. Ф. и Мартин, К. Сан Структура, функция и динамика созревания аденовируса. Вирусы 6 , 4536–4570 (2014).

    Google ученый

  • Perez-Berna, A.J. et al. Роль созревания капсида в праймировании аденовируса для последовательного снятия покрытия. Дж. Биол. хим. 287 , 31582–31595 (2012).

    Google ученый

  • Ортега-Эстебан, А. и др. Механика вирусного хроматина показывает давление аденовируса человека. ACS Nano 9 , 10826–10833 (2015).

    Google ученый

  • Denning, D. et al. Созревание аденовируса подготавливает белковую нанооболочку к успешному побегу из эндосомы. Наномасштаб 11 , 4015–4024 (2019).

    Google ученый

  • Ортега-Эстебан, А. и др. Мониторинг динамики разборки аденовируса человека под действием механической усталости. науч. 3 , 1434 (2013).

    Google ученый

  • Lindert, S., Silvestry, M., Mullen, T.M., Nemerow, G.R. & Stewart, P.L. Криоэлектронная микроскопия структуры комплекса аденовирус-интегрин указывает на конформационные изменения как в пентонном основании, так и в интегрине. Дж. Вирол. 83 , 11491–11501 (2009 г.).

    Google ученый

  • Snijder, J. et al. Интегрин и дефенсин модулируют механические свойства аденовируса. Дж. Вирол. 87 , 2756–2766 (2013).

    Google ученый

  • Мюллер, К. А. и Томас, Х. Структурные фазовые переходы I. Вопросы современной физики Vol.23 (Спрингер, 1981).

  • Видом, М., Лидмар, Дж. и Нельсон, Д. Р. Мягкие моды вблизи перехода изгиба икосаэдрических оболочек. Физ. Ред. E 76 , 031911 (2007 г.).

    MathSciNet ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

  • Лидмар, Дж., Мирный Л. и Нельсон Д. Р. Формы вирусов и переходы изгиба в сферических оболочках. Физ. Ред. E 68 , 051910 (2003).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Klug, W. S. et al. Выход из строя вирусных оболочек. Физ. Преподобный Летт. 97 , 228101 (2006 г.).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Ботнер, Б. и др. Кристаллографически идентичные вирусные капсиды в растворе проявляют разные свойства. Нац. Структура биол. 6 , 114–116 (1999).

    Google ученый

  • Спейр, Дж.А. и др. Улучшенные взаимодействия локальной симметрии глобально стабилизируют капсид мутантного вируса, который поддерживает инфекционность и динамику капсида. Дж. Вирол. 80 , 3582–3591 (2006).

    Google ученый

  • Спейр, Дж. А., Мунши, С., Ван, Г. Дж., Бейкер, Т. С. и Джонсон, Дж. Э. Структуры нативной и набухшей форм вируса хлоротической крапчатости вигны, определенные с помощью рентгеновской кристаллографии и криоэлектронной микроскопии. Структура 3 , 63–78 (1995).

    Google ученый

  • Милнер, С. Т. и Сафран, С. А. Динамические колебания капельных микроэмульсий и везикул. Физ. Ред. A 36 , 4371–4379 (1987).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Уилтс, Б. Д., Шаап, И. А. Т. и Шмидт, К. Ф. Набухание и размягчение вируса хлоротической крапчатости вигны в ответ на сдвиги рН. Биофиз. J. 108 , 2541–2549 (2015).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Кононова О. и др. Структурные переходы и энергетический ландшафт для механики капсида вируса хлоротической крапчатости вигны в результате наноманипуляций in vitro и in silico. Биофиз. J. 105 , 1893–1903 (2013).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Hadden, J.A. et al. Полноатомная молекулярная динамика капсида HBV раскрывает понимание биологической функции и пределов разрешения крио-ЭМ. eLife 7 , e32478 (2018).

    Google ученый

  • Лю, К.и другие. Циклофилин А стабилизирует капсид ВИЧ-1 через новый неканонический сайт связывания. Нац. коммун. 7 , 10714 (2016).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Quinn, C.M. et al. Динамическая регуляция взаимодействия капсида ВИЧ-1 с фактором рестрикции TRIM5α, идентифицированным с помощью ЯМР с вращением под магическим углом и моделирования молекулярной динамики. Проц. Натл акад. науч. США 115 , 11519–11524 (2018).

    Google ученый

  • Ван де Ватербимд, М. и др. Структурный анализ индуцированного температурой перехода в вирусном капсиде, исследованный с помощью HDX-MS. Биофиз. J. 112 , 1157–1165 (2017).

    Google ученый

  • Lim, X. X. et al. Конформационные изменения в интактном вирусе денге выявляют специфичную для серотипа экспансию. Нац. коммун. 8 , 14339 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Перилла, Дж. Р. и Шультен, К. Физические свойства капсида ВИЧ-1 на основе моделирования молекулярной динамики всех атомов. Нац. коммун. 8 , 15959 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Цинк М. и Грабмюллер Х. Механические свойства икосаэдрической оболочки вируса южной мозаики фасоли: исследование молекулярной динамики. Биофиз. J. 96 , 1350–1363 (2009).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Чжао Г. и др. Структура капсида зрелого ВИЧ-1 с помощью криоэлектронной микроскопии и полноатомной молекулярной динамики. Природа 497 , 643–646 (2013).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Andoh, Y. et al. Полноатомное молекулярно-динамическое исследование полных пустых капсидов полиовируса в растворе. J. Chem. физ. 141 , 165101 (2014).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Сингх, А. Р., Космрли, А. и Бруинсма, Р. Фазовое поведение вирусных капсидов как ориентированных оболочек частиц при конечной температуре. Физ. Преподобный Летт. 124 , 158101 (2020).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Баттисти, А.J. Структурные исследования плеоморфных вирусов . Кандидатская диссертация, Purdue Univ. (2011).

  • Оверби, А. К., Петтерссон, Р. Ф., Грюневальд, К. и Хуисконен, Дж. Т. Взгляд на архитектуру буньявируса на основе электронной криотомографии вируса Уукуниеми. Проц. Натл акад. науч. США 105 , 2375–2379 (2008 г. ).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Прангишвили Д., Фортерре П. и Гаррет Р.А. Вирусы архей: объединяющий взгляд. Нац. Преподобный Микробиолог. 4 , 837–848 (2006).

    Google ученый

  • Perotti, L. E. et al. Полезные шрамы: физика капсидов архейных вирусов. Физ. Ред. E 94 , 012404 (2016 г.).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Hochstein, R. et al. Структурные исследования веретеновидного вируса Acidianus выявили структурную парадигму, используемую при сборке веретенообразных вирусов. Проц. Натл акад. науч. США 115 , 2120–2125 (2018).

    Google ученый

  • Gwosch, K.C. et al. Наноскопия MINFLUX обеспечивает трехмерное многоцветное нанометровое разрешение в клетках. Нац. Методы 17 , 217–224 (2020).

    Google ученый

  • Heath, G. R. & Scheuring, S. Высокоскоростная спектроскопия высоты АСМ выявляет мкс-динамику немеченых биомолекул. Нац. коммун. 9 , 4983 (2018).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Майти, С. и др. Пойманный на месте: механистическое понимание самовоспроизведения, вызванного супрамолекулярной полимеризацией, из визуализации в реальном времени. Дж. Ам. хим. соц. 142 , 13709–13717 (2020).

    Google ученый

  • Тивари П. и Парринелло М.От метадинамики к динамике. Физ. Преподобный Летт. 111 , 230602 (2013).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Перкетт, М. Р. и Хаган, М. Ф. Использование марковских моделей состояния для изучения самосборки. J. Chem. физ. 140 , 214101 (2014).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Zhu, N. et al. Новый коронавирус от пациентов с пневмонией в Китае, 2019 г. Н. англ. Дж. Мед. 382 , 727–733 (2020).

    Google ученый

  • Матеу, М. Г. Введение: структурная основа функции вируса. Субъячейка. Биохим. 68 , 3–51 (2013).

    Google ученый

  • Cong, Y., Kriegenburg, F., de Haan, C.A.M. & Reggiori, F. Нуклеокапсидные белки коронавируса конститутивно собираются в высокомолекулярные олигомеры. науч. Респ. 7 , 5740 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Koch, C. et al. Новые роли для известных игроков: от вредителей вируса табачной мозаики до ферментативно активных комплексов. Beilstein J. Nanotechnol. 7 , 613–629 (2016).

    Google ученый

  • Гарманн Р.Ф., Комас-Гарсия М., Гопал А., Ноблер С.М. и Гелбарт В.М. Путь сборки икосаэдрического одноцепочечного РНК-вируса зависит от силы притяжения между субъединицами. Дж. Мол. биол. 426 , 1050–1060 (2014).

    Google ученый

  • Рю, В.-С. в Molecular Virology of Human Pathogenic Viruses (ed. Ryu, W.-S.) 31–45 (Academic, 2017).

  • Лю, С.-Л., Ван, З.-Г., Чжан, З.-Л. и Панг, Д.-В. Отслеживание отдельных вирусов, заражающих свои клетки-хозяева, с помощью квантовых точек. Хим. соц. 45 , 1211–1224 (2016).

    Google ученый

  • Батинович С. и др. Бактериофаги в естественных и искусственных средах. Патогены 8 , 100 (2019).

    Google ученый

  • Офир Г. и Сорек Р. Современная биология фагов: от классических моделей к новым открытиям. Cell 172 , 1260–1270 (2018).

    Google ученый

  • Bernal, JD & Fankuchen, I. Структурные типы белковых кристаллов из зараженных вирусом растений. Природа 139 , 923–924 (1937).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Россманн, М. Г. Структура вирусов: краткая история. Q. Rev. Biophys. 46 , 133–180 (2013).

    Google ученый

  • Кауше, Г.А., Пфанкух, Э. и Руска, Х. Die Sichtbarmachung von pflanzlichem virus im Übermikroskop. Naturwissenschaften 27 , 292–299 (1939).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Kaelber, JT, Hryc, C.F. & Chiu, W. Электронная криомикроскопия вирусов с разрешением, близким к атомному. Анну. Преподобный Вирол. 4 , 287–308 (2017).

    Google ученый

  • Ярдецкий, О., Акасака К. , Фогель Д., Моррис С. и Холмс К.С. Необычная сегментарная гибкость в области белка оболочки вируса табачной мозаики. Природа 273 , 564–566 (1978).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Хемминга, М. А., Виман, В. С., Хилхорст, Х. В. и Шаафсма, Т. Дж. ЯМР углерода-13 с вращением под магическим углом вируса табачной мозаики. Применение твердотельной ЯМР-спектроскопии высокого разрешения к очень большим биологическим системам. Биофиз. J. 35 , 463–470 (1981).

    Google ученый

  • Quinn, C.M. et al. ЯМР вирусов с вращением под магическим углом. Прог. Нукл. Магн. Резон. Спектроск. 86-87 , 21–40 (2015).

    Google ученый

  • DeBlois, R. W. & Wesley, R. K. Размеры и концентрации нескольких онкорнавирусов типа C и бактериофага T2 методом резистивного импульса. Дж. Вирол. 23 , 227–233 (1977).

    Google ученый

  • Бинниг Г., Куэйт К. Ф. и Гербер К. Атомно-силовой микроскоп. Физ. Преподобный Летт. 56 , 930–933 (1986).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Piontek, M.C. & Roos, WH. Атомно-силовая микроскопия: введение. Методы Мол. биол. 1665 , 243–258 (2017).

    Google ученый

  • Ашкин А. Ускорение и захват частиц радиационным давлением. Физ. Преподобный Летт. 24 , 156–159 (1970).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Хашеми Шабестари, М., Мейеринг, А.Е.К., Роос, У.Х., Вуите, Г.Дж.Л. и Питерман, Э.Дж.Г. в Methods in Enzymology Vol. 582 (ред. Спайс, М. и Чемла, Ю. р.) 85–119 (Академический, 2017).

  • Злотник А., Олдрич Р., Джонсон Дж. М., Церес П. и Янг М. Дж. Механизм сборки капсида икосаэдрического растительного вируса. Вирусология 277 , 450–456 (2000).

    Google ученый

  • Young, G. et al. Количественная массовая визуализация отдельных биологических макромолекул. Наука 360 , 423 (2018).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Лу, Дж.А. Изучение нековалентных белковых комплексов методом масс-спектрометрии с ионизацией электрораспылением. Масс-спектр. 16 , 1–23 (1997).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Uetrecht, C. et al. Масс-спектрометрия высокого разрешения вирусных сборок: молекулярный состав и стабильность капсидов диморфного вируса гепатита В. Проц. Натл акад. науч. США 105 , 9216–9220 (2008 г.).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Дюльфер, Дж., Кадек А., Копицкий Дж.-Д., Кричел Б. и Утрехт К. в Advances in Virus Research Vol. 105 (изд. Рей, Ф.А.) 189–238 (Академический, 2019).

  • Ситтерс, Г. и др. Акустическая силовая спектроскопия. Нац. Методы 12 , 47–50 (2015).

    Google ученый

  • Туукканен А. Т., Спилотрос А. и Свергун Д. И. Прогресс в малоугловом рассеянии биологических растворов на высокоярких синхротронах. IUCrJ 4 , 518–528 (2017).

    Google ученый

  • Roos, W. H. & Wuite, G. J. L. Исследования наноиндентирования выявили материальные свойства вирусов. Доп. Матер. 21 , 1187–1192 (2009).

    Google ученый

  • Злотник А. Построение вирусного капсида — равновесная модель самосборки полиэдрических белковых комплексов. Дж. Мол. биол. 241 , 59–67 (1994).

    Google ученый

  • Хаган, М. Ф. и Эльрад, О. М. Понимание зависимости кинетики сборки вирусного капсида от концентрации — происхождение времени задержки и определение критического размера ядра. Биофиз. J. 98 , 1065–1074 (2010).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Рольфссон О.и другие. Прямые доказательства упаковки сигнал-опосредованной сборки бактериофага MS2. Дж. Мол. биол. 428 , 431–448 (2016).

    Google ученый

  • Физика – Динамика – Мартин Бейкер

    На предыдущей странице кинематики математика обсуждались движущиеся объекты. Если объекты представляют собой физические объекты, с такими свойствами, как масса и инерция, то мы, вероятно, хотим вычислить кинематика от динамика

    • Динамика вперед – Движения рассчитываются исходя из сил, таких как, сила = масса * ускорение.
    • Обратная динамика — применяются ограничения, которые определяют, как объекты взаимодействуют, например, они могут быть соединены шарнирным соединением или шаровым шарниром, а от это силы можно рассчитать (см. суставы).

    Что я хотел бы сделать на этих страницах о динамике, так это развить общие уравнения движения твердых тел. Итак, при знании сил воздействуя на объект и информацию об объектах, с которыми он сталкивается, мы сможет предсказать его дальнейшее движение.

    Из этого я предложил некоторые структуры для моделирования этого движения, а отсюда и некоторые компьютерные программы.

    Обобщенные уравнения движения и столкновений довольно сложны, поэтому я предлагаю начать с полного понимания линейного движения, затем добавьте вращательное движение, затем добавьте столкновения.

    Форвард Динамика

    Для таких приложений, как игры и симуляции обычных объектов, мы можем использовать Ньютоновская механика (в отличие от теории относительности или квантовой механики)

    Ньютон определяет 3 закона (здесь они определены в терминах частиц):

    1. Если на частицу не действуют никакие силы, частица сохраняет свой линейный импульс.
    2. Скорость изменения импульса частицы равна сумма всех сил, действующих на него.
    3. Когда две частицы действуют друг на друга, эти силы равны по величине и противоположно по направлению.

    Эти законы можно также применить к твердым телам, если предположить, что силы действуют на центр масс объекта. Предполагая, что масса постоянна тогда второй закон принимает вид:

    сила = масса * ускорение

    Например, если объект находится под действием силы тяжести, то: к силе тяжести: сила в ньютонах = масса * 9.81

    Эйлер расширил эти законы, включив в них вращение. Так что есть эквивалентные законы для вращения, например:

    крутящий момент = инерция * угловое ускорение.

    При работе в трех измерениях мы можем сформулировать эти уравнения, используя вектор и матричные обозначения (см. инерцию).

    Установившееся движение

    Когда твердый объект движется в пустом пространстве без внешних сил на нем, то мы можем считать его линейную скорость и его угловую скорость независимо:

    • Линейная скорость центра масс будет постоянной.
    • Угловая скорость относительно центра масс будет постоянной, и если объект несимметричен, это вращение всегда будет происходить вокруг одного из его главных Моменты инерции.

    Так вот разница между линейным и угловым движением, с линейным движением (при условии отсутствия сопротивления воздуха) он может двигаться во всех направлениях одинаково, независимо от формы объекта. При вращении направление вращения может зависеть от ориентации объекта (и наоборот).

    Существуют и другие различия между линейным движением и вращением, например, Законы Ньютона могут применяться в локальных координатах, когда локальная система отсчета имеет линейное движение. Однако законы Ньютона не работают на вращающейся системе координат. ссылка.

    Когда мы имеем дело с ротацией, некоторые из этих законов не действуют сразу, нет никакого резона придавать гироскопам, например, мистическое значение, они подчиняются простым законам (даже если я еще не утверждаю, что полностью их понимаю!).Однако наша интуиция может обмануть нас, заставив неправильно понять эти правила. Поэтому я собираю здесь несколько простых примеров, таблица Высшая физика, чтобы помочь нам получить понимание инициативы. Например, тоже подумайте о том, как объект вращается вокруг своего основного момента инерции, см. пример яйца.


    Следующий шаг и дополнительная литература

    Чтобы увидеть, как алгоритм реализации динамики твердого объекта см. здесь.

    Чтобы увидеть предложение по структуре для хранения этой динамической информации, см. здесь.

     

    4: Динамика – сила и законы движения Ньютона

    1. Последнее обновление
    2. Сохранить как PDF
    Без заголовков
    • 4.0: прелюдия к динамике – законы движения Ньютона
    • 4.1: Развитие концепции силы
    • 4.2: Первый закон движения Ньютона — инерция
      остановится, если не будут предприняты какие-либо усилия, чтобы удержать его в движении.
    • 4.3: Второй закон движения Ньютона – Концепция системы относится к третьему закону движения Ньютона. Санчо, описывая ссору своей жены с Дон Кихотом, говорит: «Конечно, я ударил ее в ответ, ваша светлость, но она намного сильнее меня, и вы знаете, что они говорят: «камень попадет в кувшин или кувшин». попадет в камень, кувшину будет плохо». Именно это и происходит всякий раз, когда одно тело действует с силой на другое — первое тоже испытывает силу (равную по величине и
    • Натяжение и другие примеры сил
      Силам дается много названий, например, толкание, тяга, тяга, подъемная сила, вес, трение и напряжение.Традиционно силы были сгруппированы в несколько категорий и получили имена, относящиеся к их источнику, способу их передачи или их воздействию. В этом разделе обсуждаются наиболее важные из этих категорий вместе с некоторыми интересными приложениями. Дальнейшие примеры сил обсуждаются далее в этом тексте.
    • 4.6: Стратегии решения задач
      Успех в решении задач, очевидно, необходим для понимания и применения физических принципов, не говоря уже о более срочной необходимости сдачи экзаменов. Здесь следуют основам решения задач, представленным ранее в этом тексте, но подчеркиваются конкретные стратегии, полезные при применении законов движения Ньютона. Эти методы также укрепляют концепции, полезные во многих других областях физики. Многие стратегии решения проблем прямо изложены в проработанных примерах.
    • 4.7: Дополнительные приложения законов движения Ньютона
      Есть много интересных приложений законов движения Ньютона, еще несколько из которых представлены в этом разделе.Они также служат для иллюстрации некоторых дополнительных тонкостей физики и помогают развить навыки решения задач.
    • 42155
      4.8: Расширенная тема – четыре основных сил – введение
      421155
      4.E: Динамика – сила и законы движения Ньютона (упражнения)

    миниатюра: для каждого действие есть противодействие. (CC BY-SA 3.0; Бенджамин Кроуэлл)

    Модуль 2: Динамика | Пособие для начинающих по физике для 11 класса

    Нужно ли немного подтолкнуть ваши отметки по физике в 11 классе? Не волнуйтесь! В этом руководстве мы собираемся дать вам обзор динамики 11-го класса, чтобы вы могли придать своим результатам необходимый импульс!

     

    Измените динамику своих результатов по физике к лучшему

    Загрузите БЕСПЛАТНУЮ раскладную памятку по физике

    Получите преимущество на следующем экзамене по физике!

    Ваша шпаргалка уже в пути! Проверьте свою электронную почту на наличие ссылки для скачивания. (Пожалуйста, подождите несколько минут, пока загрузка окажется в вашем почтовом ящике)

    ЗАГРУЗИТЕ БЕСПЛАТНУЮ Шпаргалку по физике

     

    Год 11 Динамика

    В этой статье мы рассмотрим следующие темы Dynamics:

     

    Что такое динамика?

    В модуле 1 вы изучали кинематику: описание движения без учета того, что вызвало или изменило движение. Динамика представляет собой другую половину механики, где мы узнаем, как силы приводят к движению и влияют на него, и анализируем взаимодействия между объектами.

    В этой теме есть ряд новых понятий, величин и отношений. Убедитесь, что вы понимаете определения каждого из них, а также уравнения, которые их связывают.

     

     

    Динамика Тема 1: Силы и законы Ньютона

    Возможно, самым большим вкладом Исаака Ньютона в науку была его формулировка классической механики. Он провел широкий спектр физических наблюдений и показал, что их можно объяснить тремя фундаментальными законами:

    1. Объект остается в покое или движется с постоянной скоростью, если на него не действует результирующая внешняя сила.
    2. Ускорение объекта равно сумме внешней силы, действующей на объект, деленной на массу объекта: \(\vec{a}=\frac{\vec{F}_{net}}{m}\)
    3. Для каждой силы действия существует равная и противоположная сила противодействия.

    Вы узнаете некоторые термины, используемые в законах кинематики – скорость и ускорение . Ньютон утверждал, что ускорение может происходить только в результате ненулевой результирующей силы, действующей на массу. Так что же такое сила?

    Сила – это любой толчок или притяжение, действующий на объект, и измеряется в ньютонах (Н).Некоторые из них легко идентифицировать, например, силу, которую ваши руки прилагают к мячу, когда вы его бросаете. Другими примерами сил являются трение и сопротивление воздуха или даже невидимая сила гравитации, притягивающая вас обратно к поверхности Земли, когда вы прыгаете. Независимо от того, какой тип силы задействован, три закона Ньютона всегда верны.

    Когда вы будете изучать динамику, вы увидите, что происходит, когда силы прикладывают к отдельным объектам или даже к сложным системам объектов, таким как изображенная здесь машина Этвуда. {-1}\).

    Величина трения, испытываемая объектом, зависит от затронутых поверхностей и от того, насколько сильно объект давит на эту поверхность. Сила трения равна \(F=µN\), где \(µ\) называется коэффициентом трения, а \(N\) – нормальной силой. Трение будет статическим , если объект не движется, удерживая объект на месте против приложенной силы. Если объект движется, он испытывает кинетическое трение, которое сопротивляется движению объекта.Часто коэффициент трения для этих двух типов будет разным.

     

    Динамика Тема 2: Работа, энергия и мощность

    Как только мы поймем силы, мы сможем начать использовать родственную концепцию работы. В физике работа выполняется, когда сила прикладывается к некоторому перемещению. Он рассчитывается по формуле \(W=Fs \cos⁡θ\), где \(θ\) – угол между вектором силы и вектором смещения, а единицами измерения являются джоули (Дж). Из-за зависимости \(\cos⁡θ\) работа может быть положительной, нулевой или отрицательной в зависимости от направления векторов.

    Результатом выполнения работы является передача энергии из одного места в другое или из одной формы в другую. Выполнение положительной работы над объектом увеличивает его энергию, тогда как отрицательная работа уменьшает его энергию.

    Вы будете знать некоторые основы энергии из Junior Science. В частности, вы узнаете о сохранении энергии: ее можно передавать между объектами или в разные формы, но никогда не создавать и не уничтожать. В 11-м классе мы говорим, что энергия — это способность выполнять работу.2\) — это энергия, которой объект обладает благодаря своему движению.

    Гравитационная потенциальная энергия \(U=mgh\) – это энергия, которой объект обладает благодаря своему положению в гравитационном поле.

    Гравитация сама по себе может совершать работу над объектом, или внешняя сила может совершать работу против гравитации. Когда гравитация работает, любые потери потенциальной энергии преобразуются в кинетическую энергию и наоборот.

    Еще одно родственное понятие – мощность, измеряемая в ваттах (джоулях в секунду). Это скорость выполнения работы (или изменения энергии) с течением времени.

    \(P=\frac{W}{t}\)

    Выполнение той же задачи медленнее требует меньше энергии.

    Динамика Тема 3: Импульс и импульс

    Движущийся объект имеет количество, называемое импульсом , вычисляемым по формуле \(\vec{p}=m\vec{v}\). Это мера того, насколько сложно было бы остановить объект. Возвращаясь к Первому закону Ньютона, мы можем сказать, что импульс объекта остается неизменным, если на него не действует чистая внешняя сила. Обратите внимание, что это векторная величина — направление имеет значение!

    Произведение силы на время, в течение которого она действует, называется импульсом , \(I = F\Delta t\), и эта величина равна изменению количества движения.

    Этот курс в основном имел дело с одиночными объектами, на которые воздействуют силы, и иногда на соединенные объекты с внутренними силами. Понятия импульса и импульса позволяют нам расширить наше понимание до столкновений — взаимодействий, при которых два объекта прилагают силы друг к другу в течение коротких периодов времени, изменяя движение обоих.

    Когда два объекта А и В сталкиваются, силы, которые они прикладывают друг к другу, равны и противоположны — следствие третьего закона Ньютона.В результате, в то время как A и B испытают изменение импульса, их суммарный импульс останется неизменным до и после столкновения! Если мы используем соглашение о том, что \(\vec{u}\) представляет собой начальную скорость, а \(\vec{v}\) представляет конечную скорость, то:

    \(m_A \vec{u}_A+m_B \vec{u}_B=m_A \vec{v}_A+m_B \vec{v}_B\)

    Столкновение может быть упругим , в этом случае также сохраняется кинетическая энергия, или неупругим , и в этом случае часть кинетической энергии преобразуется в другие формы, такие как тепло и звук.

     

    Нужно вернуть импульс к отметкам по физике?

    Семестровые курсы по физике Matrix для 11-го года обучения доказали свою эффективность в улучшении результатов учащихся. Узнать больше!

    Потеряли импульс из-за оценок по физике?

    Исключительные ресурсы. специалисты ХСК. Результаты группы 6. Улучшите свои оценки с помощью наших 9-недельных курсов.

    © Matrix Education и www.matrix.edu.au, 2022. Несанкционированное использование и/или копирование этого материала без письменного разрешения автора и/или владельца этого сайта строго запрещено.Выдержки и ссылки могут быть использованы при условии полной и четкой ссылки на Matrix Education и www.matrix.edu.au с соответствующим и конкретным указанием на исходный контент.

    Гидродинамика и эпидемиология: Сезонность и динамика передачи: Физика гидродинамики: Том 33, № 2

    I. ВВЕДЕНИЕ

    Раздел:

    ChooseНаверх страницыРЕЗЮМЕ. ВВЕДЕНИЕ < 1 1.ВОЗ, «Коронавирусная болезнь (covid-19)», Всемирная организация здравоохранения, 2020 г., является одним из крупнейших кризисных явлений в области здравоохранения и экономики в современной истории. Правительственные учреждения и политические организации столкнулись с различными проблемами в преодолении осложнений, вызванных пандемией. Чтобы отсрочить ускорение передачи вируса COVID-19 воздушно-капельным путем, правительства ввели общие стратегии изоляции, следуя советам ученых. Растущее число ежедневных инфекций может привести к тому, что системы общественного здравоохранения не смогут принять всех пациентов для лечения и восстановления.Таким образом, правительства расширили ограничения, включив в них социальные проблемы, например, использование масок и ограничения на поездки. 2 2. M. Chinazzi, JT Davis, M. Ajelli, C. Gioannini, M. Litvinova, S. Merler, A. Pastore y Piontti, K. Mu, L. Rossi, K. Sun, C. Viboud, Xiong, H. Yu, ME Halloran, IM Longini и A. Vespignani, «Влияние ограничений на поездки на распространение вспышки нового коронавируса (COVID-19) в 2019 г.», Science 368 , 395–400 ( 2020).https://doi.org/10.1126/science.aba9757 Эти решения полезны только для замедления общего числа новых зараженных. 3 3. Дж. Денинг, Дж. Циренберг, Ф.П. Шпицнер, М. Вибрал, Дж.П. Нето, М. Вилчек и В. Приземанн, «Выявление точек изменения в распространении COVID-19 показывает эффективность вмешательств». Наука 369 , eabb9789 (2020). https://doi.org/10.1126/science.abb9789 Вышеизложенное помогает смягчить ударную волну вспышки пандемии и, что более важно, избежать переполнения больниц и центров неотложной помощи.Чтобы ввести масштабные ограничения, правительства часто обращаются к прогностическим математическим моделям (стохастическим или детерминистическим), чтобы спрогнозировать новое число инфицированных, которое может произойти в краткосрочной перспективе (например, через одну или две недели). Таким образом, моделирование пандемии направляет и формирует национальные политические реакции и решения 4,5 4. М. Энсеринк и К. Купфершмидт, «С COVID-19 моделирование приобретает значение жизни и смерти», Наука 367 , 1414– 1415 (2020).https://doi.org/10.1126/science. 367.6485.1414-b5. CJE Меткалф, Д. Х. Моррис и С. В. Парк, «Математические модели для управления реагированием на пандемию», Science 369 , 368–369 (2020). https://doi.org/10.1126/science.abd1668 за короткий период. Официальная цифра ежедневных случаев заражения, объявленная федеральными властями, вызывает сомнения. Он не представляет собой реальное число, поскольку оно просто зависит от количества проведенных тестов без учета количества непроверенных лиц.Вышеизложенное подразумевает, что все модели прогнозирования пандемии неточны, но некоторые из них могут оказаться полезными. 6 6. I. Holmdahl и C. Buckee, «Неправильно, но полезно — что эпидемиологические модели COVID-19 могут и не могут нам сказать», N. Engl. Дж. Мед. 384 , 303 (2020). https://doi.org/10.1056/nejmp2016822 Несмотря на неточности, эта общая оценка может быть использована для прогнозирования нового количества случаев с учетом того же масштаба объявленных данных, которые используются для соответствия некоторой части модели. Вышеприведенное похоже на ожидание следующей единственной точки на конце гладкой кривой, состоящей из тысяч точек. Таким образом, большинство опубликованных в литературе моделей прогнозирования пандемии могут оказаться полезными, хотя ни одна из них не может предсказать форму кривой пандемии на длительный период, например, на год. Самые надежные модели не обязательно самые сложные, а те, которые содержат меньше параметров. Это связано с тем, что вычислительная неопределенность и, в свою очередь, ошибка прогнозирования обычно уменьшаются с меньшим количеством параметров модели.Прошлые исследования выделяют 7 7. Т. Карлетти, Д. Фанелли и Ф. Пьяцца, «COVID-19: необоснованная эффективность простых моделей», Chaos, Solitons Fractals 5 , 100034 (2020). https://doi.org/10.1016/j.csfx.2020.100034 факты необоснованной эффективности простых моделей применительно к пандемии COVID-19, таких как модель SIR (восприимчивые-зараженные-выздоровевшие), 8 8 , У. О. Кермак, А. Г. МакКендрик и Г.Т. Уокер, «Вклад в математическую теорию эпидемий», Proc. Р. Соц. Лондон, сер. А 115 , 700–721 (1927). https://doi.org/10.1098/rspa.1927.0118, которая является ранней базовой простой моделью, используемой для моделирования и прогнозирования эпидемий. Существенным преимуществом базовой модели SIR является то, что она содержит только два параметра: скорость передачи ( β ) и скорость восстановления ( γ ). Эти параметры представляют собой вероятность в единицу времени, что восприимчивый человек заразится, и вероятность в единицу времени, что инфицированный человек выздоровеет и получит прививку.Ученые применяли SIR и его расширения для прогнозирования вспышек пандемий и эпидемий при различных типах распространения болезней. 6 6. I. Holmdahl и C. Buckee, «Неправильно, но полезно — что эпидемиологические модели COVID-19 могут и не могут нам сказать», N. Engl. Дж. Мед. 384 , 303 (2020). https://doi.org/10.1056/nejmp2016822 Обычно они согласовывают свою модель с имеющимися данными, а затем указывают количество новых случаев в конце короткого периода, например. г., несколько дней или пару недель. Прогнозирование пандемии, однако, представляет собой в высшей степени нелинейный процесс, и эпидемиологические модели пытаются изучить последствия различных параметров, для которых у нас недостаточно знаний об их взаимосвязанных эффектах. Модели пытаются учитывать различные модели поведения при социальных контактах, чтобы адаптировать их структуру к имеющимся данным.

    К сожалению, ни одна из существующих моделей пандемии (SIR или основанная на SIR) не пытается связать скорость передачи с климатическими условиями, т.е.е., основанный на физике параметр скорости передачи в модели SIR. Точно так же ни одна из моделей, полученных на основе SIR, не связывала скорость выздоровления с количеством дней, биологически необходимых для выздоровления больного человека. Обычно здоровым людям без специфических заболеваний требуется от трех до пяти дней, таким образом, скорость выздоровления составляет 90 144 γ 90 145 ∈ [1/3–1/5] дней 92 389 −1 92 390. Пожилым людям или людям с проблемами со здоровьем (диабет, сердце и т. д.) для выздоровления требуется десять или более дней; таким образом, γ < 1/14 дней -1 .

    Когда субъект говорит, кашляет или чихает (далее именуемый «событием»), он выделяет в окружающую среду капли человеческой слизи и слюны. Вышеупомянутое напрямую связано с передачей инфекционных заболеваний, таких как COVID-19. Гидродинамика — древняя научная дисциплина, но она также является новой дисциплиной, когда речь идет о нашем понимании передачи болезней воздушно-капельным путем. 9 9. T. Heldt, “Динамика жидкости при передаче болезней”, Sci.Перевод Мед. 8 , 328ec36 (2016). https://doi.org/10.1126/scitranslmed.aaf3856 Вычислительная гидродинамика (CFD) представляет собой передовой подход к моделированию, который позволяет изучать поток, тепло и массоперенос переносимых по воздуху вирусов в рамках физического моделирования. Невозможно изучить сложные многофазные гидродинамические явления воздушно-капельной передачи in vivo из-за инструментов и временных ограничений. 10 10.Т. Дбук и Д. Дрикакис, «О кашле и воздушно-капельной передаче человеку», Phys. Жидкости 32 , 053310 (2020). https://doi.org/10.1063/5.0011960 Появилось несколько научных исследований, направленных на расширение нашего понимания различных явлений, связанных с CoV. 10–16 10. Т. Дбук и Д. Дрикакис, «О кашле и воздушно-капельной передаче человеку», Phys. Жидкости 32 , 053310 (2020). https://doi.org/10.1063/5.001196011. Т. Дбук и Д. Дрикакис, «Влияние погоды на выживаемость при воздушно-капельном коронавирусе», Phys. Жидкости 32 , 093312 (2020). https://doi.org/10.1063/5.002427212. X. Шао и X. Ли, «Передача COVID-19 во время первых президентских дебатов в 2020 году», Phys. Жидкости 32 , 115125 (2020). https://doi.org/10.1063/5.003284713. H. Li, F. Y. Leong, G. Xu, Z. Ge, C. W. Kang, K. H. Lim, «Дисперсия испаряющихся капель от кашля в тропической внешней среде», Phys.Жидкости 32 , 113301 (2020). https://doi.org/10. 1063/5.002636014. М. А. Кансо, Дж. Х. Пиетт, Дж. А. Ханна и А. Дж. Джакомин, «Коронавирусная вращательная диффузия», Phys. Жидкости 32 , 113101 (2020). https://doi.org/10.1063/5.003187515. Д. Фонтес, Дж. Рейес, К. Ахмед и М. Кинзел, «Исследование гидродинамики и факторов физиологии человека, определяющих дисперсию капель при чихании человека», Phys. Жидкости 32 , 111904 (2020). https://дои.орг/10.1063/5.003200616. Р. Бхардвадж и А. Агравал, «Как коронавирус выживает в течение нескольких дней на поверхностях», Phys. Жидкости 32 , 111706 (2020). https://doi.org/10.1063/5.0033306 Ранее мы выполнили обширное мультифизическое моделирование CFD, чтобы исследовать явления переноса загрязненных капель слюны после их выброса изо рта инфицированного человека в окружающую среду. 10,11 10. Дбук Т., Дрикакис Д. О кашле и воздушно-капельной передаче человеку // Физ.Жидкости 32 , 053310 (2020). https://doi.org/10.1063/5.001196011. Т. Дбук и Д. Дрикакис, «Влияние погоды на выживаемость переносимого по воздуху коронавируса», Phys. Жидкости 32 , 093312 (2020). https://doi.org/10.1063/5.0024272 Кроме того, мы провели подробные исследования широкого диапазона погодных условий, т.е. температуры T = [0 °C, 10 °C, 20 °C, 30 °C, 40 ° C], скорость ветра U W ind = [4 км/ч, 10 км/ч, 15 км/ч, 20 км/ч] и относительная влажность (RH) = [10%, 30%, 50 %, 70%, 100%].Использование гидродинамики и результатов теплопередачи Dbouk и Drikakis, 10,11,17 10. T. Dbouk и D. Drikakis, «О кашле и воздушно-капельной передаче людям», Phys. Жидкости 32 , 053310 (2020). https://doi.org/10.1063/5.001196011. Т. Дбук и Д. Дрикакис, «Влияние погоды на выживаемость переносимого по воздуху коронавируса», Phys. Жидкости 32 , 093312 (2020). https://doi.org/10.1063/5.002427217. Т. Дбук и Д. Дрикакис, «О респираторных каплях и масках для лица», Phys.Жидкости 32 , 063303 (2020). https://doi.org/10.1063/5.0015044 здесь мы разрабатываем новые модели эпидемиологической динамики. Мы вычисляем концентрацию C = C CoV частиц CoV в зараженных каплях слюны (взвешенных в воздухе) и скорость концентрации ( CR ) как функцию T , U 9046 w ind и RH . Скорость концентрации ( C / C 0 )/ ∂t оказывается отрицательной по знаку, что свидетельствует об уменьшении с повышением температуры и увеличении с ростом как относительных влажность и скорость ветра.Таким образом, CR представляет собой отличный показатель для количественной оценки того, что мы вводим в этом исследовании, индекса, зависящего от погоды. AIR указывает на возможность передачи вируса воздушно-капельным путем в зависимости от T , RH и U . Другими словами, он показывает потенциальную силу вируса в зависимости от погодных условий. Мы предлагаем, чтобы AIR был параметром скорости передачи, зависящим от погоды, который должен быть включен в модели эпидемиологического прогнозирования.Учитывая вышеизложенное, это исследование направлено на

    Связь влияния погоды с эпидемиологическими прогнозами.

    Определение нового индекса воздушно-капельных инфекций. Демонстрация влияния сезонности на конкретных примерах по всему миру.

    Демонстрация того, что две волны пандемии являются естественным явлением во время распространения болезни, связанным с тем, что мы называем сезонностью погоды.

    Установление связи многофазной гидродинамики с эпидемиологией.

    Целью данного исследования не является

    Предложение общей модели инфекционных заболеваний, включая ссылки на любые известные патогены.

    Улучшение самой последней версии моделей, производных от SIR. Погодные эффекты, представленные в этой статье, можно использовать в сочетании с любой другой версией модели SIR (или другой).Мы подчеркиваем, что любая модель может только имитировать распространение вируса, поскольку она включает в себя несколько предположений о передаче, заболевании и иммунитете.

    Результаты для каждого города мира. Мы могли бы сделать это, потому что у нас есть доступные данные о погоде, но мы стремились выборочно представить данные, например, для некоторых городов по всему миру.

    Решение вопросов взаимодействия хозяина и патогена, которые не учитываются многими другими моделями.Обсуждение того, как микробы, микробы и патогены (вирусы, бактерии и паразиты) поддерживают себя в организмах-хозяевах на молекулярном, клеточном, организменном или популяционном уровне, выходит за рамки данного исследования.

    Изучение других факторов, таких как поведение людей в распространении болезни.

    III. ПОГОДНО-ЗАВИСИМАЯ ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

    Раздел:

    ChooseНаверх страницыРЕЗЮМЕ.ВВЕДЕНИЕII. НОВАЯ ПОГОДНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ. ..III. ПОГОДНО-ЗАВИСИМЫЙ ЭП… < Обширное высокоточное моделирование привело к CR = AIR в зависимости от T, RH и U. Мы считаем AIR хорошим индикатором воздушно-капельной передачи вируса и предлагаем его в качестве соответствующего параметра физики потока в эпидемиологические модели.

    В качестве имитационной модели, основанной на физике, мы рассматриваем стандартную модель SIR 8 8.Кермак У.О., МакКендрик А.Г., Уокер Г.Т. Вклад в математическую теорию эпидемий // Proc. Р. Соц. Лондон, сер. А 115 , 700–721 (1927). https://doi.org/10.1098/rspa.1927.0118 указано где β = AIR теперь является параметром, зависящим от погоды, основанным на физике, а γ является коэффициентом скорости восстановления, который зависит от системы здоровья и иммунитета человека . t — время, а N — численность населения. S , I и R – это число восприимчивых , инфицированных и выздоровевших человек соответственно. β представляет вероятность заражения восприимчивого человека в единицу времени. γ представляет собой вероятность в единицу времени, что инфицированный человек выздоровеет и получит иммунитет. Выбор стандартной модели SIR основан на том, что она содержит меньше параметров по сравнению с другими вариантами модели в литературе.Мы считаем, что преимущество использования менее сложных моделей пандемии снижает неопределенность в прогнозировании. Примечательно, что любая модель может только имитировать распространение COVID-19, поскольку она включает в себя несколько предположений о передаче, заболевании и иммунитете. 32 32. J. P. Ioannidis, S. Cripps, and M.A. Tanner, «Прогнозирование COVID-19 не удалось», Int. J. Прогнозирование (опубликовано в Интернете, 2020 г.). https://doi.org/10.1016/j.ijforecast.2020.08.004

    A. Прогнозы пандемии

    Учитывая, что ( β ) напрямую связан с AIR , мы рассчитали пример скорости передачи для разных городов мира (рис. 6). Результаты показывают, что в марте 2020 года уровень заражения воздушно-капельным путем (коэффициент передачи) увеличивается по мере продвижения к северным регионам планеты. В то время как в августе 2020 года он начинает расти в южных районах. На рис. 5 представлено более подробное научное объяснение связи между уровнем концентрации CoV (CR) и погодными условиями (температурой T, относительной влажностью RH и скоростью ветра U).Символы представляют точки данных, полученные в результате многочисленных высокоточных симуляций. Штрихпунктирные линии обозначают единственную модель, которая точно соответствует всем точкам данных.

    Две сплошные черные линии показывают максимальные и минимальные граничные пределы для RH и U, такие что 10% ≤ RH ≤ 90% и 4 км/ч ≤ U ≤ 20 км/ч (диапазон данных, используемых для получения результаты, достижения). Зеленые и красные кружки показывают сильное и слабое состояния вирусных частиц соответственно.При высоких температурах и низкой концентрации вируса вирус находится в слабом состоянии. При низких температурах и высокой концентрации вируса вирус находится в сильном состоянии.

    Используя несколько моделей с высоким разрешением, мы вычислили AIR и вставили их в стандартную модель SIR. На рисунках 7(a) и 7(b) подробно показано влияние погодных условий на скорость передачи в Париже в период с марта 2020 г. по февраль 2021 г. История погоды [рис.7(a)] был зарегистрирован в период с 1 марта 2020 г. по 31 октября 2020 г. Оценки относятся к периоду с 1 ноября 2020 г. по 29 февраля 2021 г. уровни воздушно-капельной передачи; мы разделяем их на высокие, средние и низкие уровни в соответствии с изменениями сезонности погоды. Две вспышки пандемии наблюдаются в Париже [рис. 7(с)]. После первой вспышки значительная часть населения по-прежнему очень восприимчива к инфекции.Однако они не были заражены из-за ослабления вируса в летний период (слабое состояние вируса, как показано на рис. 5). Обратите внимание, что модели с постоянной скоростью передачи не могут предсказать более одной вспышки пандемии с течением времени. Вторая вспышка, которую мы предсказали, используя зависящую от погоды скорость передачи ( β ), хорошо отражает влияние сезонности. Модель предсказывает, что вторая вспышка пандемии в Париже произойдет в период с января по февраль 2021 года (сильное состояние вируса, как показано на рис.7). В качестве дополнительного примера на рис. 8(a) и 8(b) показано влияние погодных условий на скорость передачи в Нью-Йорке в период с марта 2020 г. по февраль 2021 г. История погоды на рис. 8(a) была записана для Нью-Йорка в период с 01 марта 2020 г. по 31 марта 2020 г. Октябрь 2020 г. Оценки относятся к периоду с 1 ноября 2020 г. по 29 февраля 2021 г. На рис. 8(b) показаны три различные тенденции индекса AIR , которые описывают различные уровни воздушно-капельной передачи в Нью-Йорке; мы разделяем их на высокие, средние и низкие уровни в соответствии с изменениями сезонности погоды.Как и в Париже, в Нью-Йорке наблюдаются две вспышки пандемии [рис. 7(c)], и значительная часть населения по-прежнему остается высоковосприимчивой к инфекции после первой вспышки.

    Оставить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.