#закадром
#отзывы

Представляем вашему вниманию очередного героя нашей рубрики отзывы:

Александр Пушной. Российский музыкант-мультиинструменталист, певец, теле- и радиоведущий, шоумен, видеоблогер, актёр телевидения, озвучивания и дубляжа, выпускник НГУ 1998 года.

«Мир интереснее, чем вам кажется!» говорил я в «Галилео». GetAClass — интереснее, чем многие обучающие проекты. Доступно, научно, интересно!».

#physics
#физика

Звёзды бывают разного цвета: голубые, белые, жёлтые, как наше родное Солнце, оранжевые, красные и даже коричневые. Цвет звезды зависит от температуры её поверхности, и с понижением температуры цвет меняется от голубого к красному, проходя все промежуточные цвета спектра. Все, кроме зелёного. Но почему же не бывает зелёных звёзд?

И тут надо сказать, что с точки зрения термодинамики излучения в первом приближении звезда — это абсолютно чёрное тело. Это звучит очень странно, но понятно, что любая звезда поглощает всё падающее на неё из космоса излучение и ничего не отражает обратно, а это и есть единственное требование к абсолютно чёрному телу.

При этом само оно может испускать свет, а значит иметь цвет, и вовсе не чёрный. Согласно закона Вина произведение температуры абсолютно чёрного тела на длину волны, соответствующую максимуму в спектре его излучения, есть величина постоянная. Поэтому холодные звезды излучают в основном в длинноволновой части спектра — красной и инфракрасной, а самые горячие звёзды — в синей и голубой.

А что происходит, когда максимум излучения звезды приходится на зелёный цвет? Оказывается, этому соответствует как раз температура поверхности Солнца, но ведь солнечный свет отнюдь не зелёный!

Дело в том, что спектр излучения Солнца достаточно широк и захватывает всю видимую область, включая синюю и красную. Поэтому в нашем глазу, приспособленному в ходе эволюции именно к этому спектру, возбуждаются сразу все колбочки, воспринимающие цвет, — и синий, и зелёный, и красный. В результате смешения всех цветов глаз видит такой свет как белый.

Вот так и получается, что множество абсолютно чёрных зелёных звёзд на небе, включая наше Солнце, мы видим белыми, и с этим ничего не поделаешь!

Смотрите наш новый англоязычный ролик «Why can't stars be green?», наслаждайтесь абсолютно точным языком термодинамики излучения и не забывайте ставить лайки!

P.S. Смотрите также русскоязычную версию данного выпуска «Почему не бывает зелёных звёзд?» на различных платформах.

[Поддержите нас]

#закадром

Всем привет! Решили еще раз выложить здесь некоторые публикации и интервью о нашем проекте, начиная с 2014 года (почти со времени основания) — просто, чтобы была возможность отслеживать эволюцию нашего понимания того, что мы делаем:

- 2014: «Проект GetAClass. Создание учебного видео»
- 2016: «Андрей Щетников. Физика на экране»
- 2019: «Андрей Щетников в программе Антона Веселова»
- 2024: «Физики из Академгородка создали приложение для школьников с обучающими видео»
- 2024: «Андрей Щетников. Свободный художник»

P.S. Если у вас есть какие-то еще ссылки на наши публикации в СМИ, интервью или даже просто фотографии с подобных мероприятий — скидывайте в комментариях! Будем архив делать.

#физика

Электростатические двигатели работают за счёт отталкивания одноимённых и притяжения разноимённых электрических зарядов. Во многих конструкциях таких двигателей используется явление коронного разряда.

Скоро на наших платформах будет опубликован ролик «Электростатические двигатели». А нашим подписчикам в Boosty мы предлагаем посмотреть этот выпуск прямо сейчас.

[Поддержите нас]

#физика

Подвесим на нити лёгкий шарик из фольги между пластинами конденсатора и подадим на них напряжение в несколько киловольт. Прикоснёмся шариком к одной из пластин, и он начинает прыгать между пластинами — у нас получился простейший электростатический двигатель.

Когда шарик касается отрицательно заряженной пластины, он получает заряд того же знака и отталкивается от неё, притягивается к пластине, заряженной положительно, перезаряжается, и процесс повторяется снова и снова.

В другом электростатическом двигателе минус высоковольтного источника подключен к металлическому шару, а плюс — к игле, острый конец которой смотрит на шар. Коснёмся шара лёгкой гильзой из фольги со стороны, противоположной игле, гильза заряжается отрицательно и отталкивается от шара.

А теперь внесём гильзу в промежуток между шаром и иголкой, и гильза неожиданно притягивается к шару, касается его, затем отталкивается, снова притягивается, и эти колебания происходят раз за разом. Дело в том, что на конце иглы происходит коронный разряд, который создаёт поток положительно заряженных ионов — ионный ветер. Эти ионы сначала нейтрализуют отрицательный заряд гильзы, полученный от шара, а затем заряжают её положительно. Гильза притягивается к шару, перезаряжается, и далее процесс повторяется.

В следующем опыте закрепим на концах проволочной крестовины булавки, направленные по кругу в одну сторону. Чтобы уменьшить трение, установим крестовину на иглу и подадим через неё высокое напряжение с плюса источника. На булавках зажигается коронный разряд, создающий ионный ветер, и крестовина начинает вращаться всё быстрее и быстрее.

Здесь можно сказать, что булавки отталкиваются от созданных ими одноимённо заряженных облаков ионов, или использовать для объяснения закон сохранения импульса: улетающие ионы уносят с собою импульс, а вертушка получает импульс в противоположном направлении.

Такие конструкции были известны уже с середины XVIII века, а если установить вокруг вертушки кольцевой электрод и подать на него напряжение с минуса источника, получится двигатель, называемый колесом Франклина, хотя Бенджамин Франклин и не первый его изобрёл.

При напряжении 5 киловольт зажигается коронный разряд, и крестовина начинает вращаться, а на 20 киловольтах вертушка раскручивается до 7 оборотов в секунду, причём частота вращения растёт пропорционально разности текущего напряжения и напряжения зажигания разряда. А вот сила тока увеличивается пропорционально квадрату этой разности.

О том, почему так происходит, и о том, как работает ещё одна удивительная конструкция, вы узнаете из нашего нового ролика «Электростатические двигатели». И хотя эти своеобразные физические игрушки не имеют практического применения из-за слишком малой мощности, они по-детски радуют нас и заставляют задуматься. Смотрите и не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно найти данный выпуск на различных платформах.

[Поддержите нас]

#physics
#физика

Состояние любого газа описывается тремя параметрами — объёмом, давлением и температурой. Зависимость двух величин при фиксированной третьей даёт три газовых закона, о которых и пойдёт сегодня речь.

Соединим шприц с датчиком давления и будем медленно сжимать воздух поршнем так, чтобы успевал произойти теплообмен с окружающей средой и температура воздуха оставалась постоянной. Давление воздуха при этом увеличивается обратно пропорционально его объёму. Эту зависимость получил ещё в 1662 году Роберт Бойль, а затем в 1676 году независимо переоткрыл Эдм Мариотт, указавший на важность постоянства температуры, поэтому закон носит двойное имя Бойля-Мариотта.

Его молекулярно-кинетическое объяснение впервые предложил Даниил Бернулли в 1738 году в своей книге «Гидродинамика». Говоря современным языком, давление газа пропорционально средней кинетической энергии молекул и их концентрации. При изотермическом сжатии энергия молекул не меняется, а концентрация увеличивается обратно пропорционально объёму, вот мы и получаем закон Бойля-Мариотта.

Чтобы найти зависимость давления воздуха от температуры при постоянном объёме, опустим плотно закрытый сосуд в ледяную воду и будем нагревать её почти до кипения, измеряя давление воздуха внутри сосуда. Экспериментальные точки хорошо ложатся на прямую, продолжение которой в область низких температур показывает, что давление воздуха упало бы до нуля примерно при –270°С.

С точки зрения молекулярно-кинетической теории всякое движение молекул при этой температуре должно прекратиться, и меньшей температуры быть не может. Если воспользоваться шкалой Кельвина и отсчитывать температуру от этого абсолютного нуля, который составляет по современным данным –273,15°С, то при постоянном объёме давление газа оказывается прямо пропорционально его температуре. Оно и понятно: в изохорном процессе концентрация молекул не меняется, а их средняя кинетическая энергия растёт пропорционально абсолютной температуре.

Впервые зависимость давления газа от температуры при постоянном объёме обнаружил Гийом Амонтон в 1702 году при постройке воздушного термометра. Затем в 1787 году её установил в своих экспериментах с несколькими газами Жак Шарль, но свою работу он не опубликовал. А в 1802 году Жозеф Луи Гей-Люссак использовал данные Шарля в своих «Исследованиях по расширению газов и паров» и указал на его приоритет в открытии этого закона.

В той же работе Гей-Люссак установил, что при постоянном давлении объём газа пропорционален его абсолютной температуре. И хотя англичанин Джон Дальтон опередил его на год, этот закон носит имя Гей-Люссака.

А о том, как мы попробовали пройти по следам этих исследователей и с какими трудностями при этом столкнулись, вы узнаете из нашего нового англоязычного ролика «Gas Laws». Смотрите и не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно найти русскоязычную версию данного выпуска «Газовые законы» на различных платформах.

[Поддержите нас]

#закадром
#отзывы

Представляем вашему вниманию очередного героя нашей рубрики отзывы:

Владимир Евгеньевич Блинов. Доктор физико-математических наук, декан факультета физики НГУ.

«Фильмы GetAClass популяризируют занятие научной деятельностью, что, на мой взгляд, положительно влияет на выбор абитуриентами физических факультетов в вузах. Эксперименты, которые демонстрируются в фильмах, расширяют представление школьников о различных физических явлениях, дополняя знания и представления, которые они получают на уроках».

#закадром

Собрали в одном месте ссылки на наши основные сайты и платформы, на которых мы публикуем видео:

- Основной сайт: [здесь]
- Дерево знаний / каталог роликов по физике (все еще в разработке): [здесь]
- Страница для частных доноров: [здесь]
- Страница для партнеров: [здесь]

- Канал на YouTube с роликами по физике: [здесь]
- Канал на YouTube с роликами по математике: [здесь]
- Канал на YouTube с интервью с исследователями и инженерами: [здесь]
- Канал на YouTube с роликами по физике и математике на английском языке: [здесь]

- Канал на RuTube с роликами по физике и математике: [здесь]
- Канал в VK Видео с роликами по физике и математике: [здесь]
- Канал на Дзене с роликами по физике и математике и с дополнительными материалами: [здесь]
- Канал в Boosty с роликами по физике и математике: [здесь]

- Вспомогательный Telegram канал с роликами по физике и математике: [здесь]

Пользуйтесь!

#physics
#физика

Наш новый ролик посвящён звёздной аберрации, которую открыли в поисках совсем другого явления — звёздного параллакса. Обнаружение параллакса стало бы непосредственным доказательством вращения Земли вокруг Солнца, поэтому со времени выхода в 1543 году книги Николая Коперника «Об обращении небесных сфер» многие астрономы пытались его наблюдать, но тщетно — параллакс даже ближайших к Земле звёзд составляет меньше одной угловой секунды и недоступен невооружённому глазу.

С изобретением Галилеем телескопа попытки обнаружить параллакс возобновились, и с этой целью в 1728 году Джеймс Бредли наблюдал прохождение через меридиан звезды гамма Дракона с помощью зенитного телескопа, который был направлен вертикально вверх и мог немного отклоняться в направлении меридиана. Это отклонение от вертикали измерялось с помощью микрометрического винта с точностью до половины угловой секунды. Бредли обнаружил, что в течение года гамма Дракона смещается к северу и к югу с размахом в 40 угловых секунд, и понял, что это не параллакс!

Звезда смещалась по направлению движения Земли — противоположно тому, что должно было наблюдаться при параллаксе. Параллакс достигал бы наибольших значений во время солнцестояний в декабре и июне, а наблюдаемая аберрация, что в переводе с латыни означает уклонение, была максимальной в марте и сентябре.

Чтобы объяснить это явление, Бредли предположил, что постоянная скорость света, идущего от звезды, складывается со скоростью орбитального движения Земли, которая в течение года меняет своё направление. Представьте, что вы едете в поезде, а за окном идёт дождь. Хотя капли дождя падают вертикально, вы видите, как они наклонно скользят по стеклу: в системе отсчёта поезда скорость капель складывается из вертикальной скорости падения и горизонтальной скорости движения Земли относительно поезда, и чем больше скорость поезда, тем больше угол отклонения скорости капель от вертикали.

Именно под этим углом нужно наклонить вперёд по направлению движения поезда узкую трубу, чтобы капли дождя пролетали её насквозь. И точно так же приходится наклонять трубу телескопа по направлению движения Земли, чтобы в неё попали ньютоновские световые корпускулы, летящие от звезды. Через полгода Земля меняет направление своего движения, и телескоп нужно наклонять в противоположную сторону.

Это явление в отличие от параллакса не зависит от расстояния до звезды, и по данным Бредли получалось, что истинное направление на звёзды отличается от наблюдаемого на 20 угловых секунд, что в 10 300 раз меньше угла в 1 радиан. Поэтому скорость света во столько же раз больше скорости Земли, точного значения которой Бредли ещё не знал — радиус земной орбиты был измерен позднее. Зато он рассчитал, что это расстояние свет проходит за 8 минут 12 секунд, и ошибся всего на полтора процента.

Остаётся добавить, что параллакс гаммы Дракона составляет всего лишь 0,02 угловой секунды, и Бредли никак не мог его обнаружить, зато он получил другое неожиданное подтверждение вращения Земли вокруг Солнца.

Смотрите наш новый англоязычный ролик «Stellar aberration» и не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно найти русскоязычную версию данного выпуска «Звёздная аберрация» на различных платформах.

[Поддержите нас]

#физика

Адиабатический инвариант — это такая физическая величина, которая не меняется (а точнее сказать, меняется ничтожно мало) при плавном изменении параметров системы.

Скоро на наших платформах будет опубликован ролик «Что такое адиабатический инвариант?».

А нашим подписчикам в Boosty мы предлагаем посмотреть этот выпуск прямо сейчас!

[Поддержите нас]

#физика

Сегодня мы расскажем об адиабатических инвариантах — физических величинах, которые сохраняются с высокой степенью точности при достаточно медленных изменениях параметров системы, которая совершает почти периодические движения.

Запустим груз обычного нитяного маятника так, чтобы он вращался по окружности, и будем медленно уменьшать длину нити получившегося конического маятника с помощью электромотора. При этом увеличивается не только частота вращения, но и угол отклонения нити. При движении конического маятника момент импульса груза сохраняется, и радиус описываемой грузом окружности оказывается пропорционален корню четвёртой степени из его длины. Этот вывод подтверждается экспериментом, пока углы отклонения нити не становятся слишком большими.

Теперь запустим маятник в обычном режиме колебаний в одной плоскости, угловая частота при этом остаётся той же самой. Чтобы избавиться от влияния трения и силы сопротивления воздуха, мы промоделировали колебания маятника в программе «Живая физика», и с уменьшением длины подвеса амплитуда колебаний опять увеличивалась пропорционален корню четвёртой степени из длины.

Моделирование позволяет сделать то, что в натурном эксперименте реализовать весьма затруднительно, и мы посмотрели, как изменяются колебания пружинного маятника, если медленно увеличивать жёсткость пружины. Траектория маятника на фазовой плоскости представляет собой эллипс, и с ростом жёсткости диаметр эллипса по координате медленно уменьшается, а диаметр эллипса по скорости медленно увеличивается, при этом произведение диаметров, а значит и площадь эллипса, практически не меняется.

И вот оказывается, что для всех трёх маятников при медленном по сравнению с периодом колебаний изменении параметров площадь их фазовых портретов приближённо сохраняется — это и есть адиабатические инварианты этих систем.

Чтобы понять, как сюда попал из термодинамики термин «адиабатический», рассмотрим совсем простую систему: одномерный газ, состоящий из одной частицы, которая летает с постоянной по величине скоростью между двумя стенками и упруго отскакивает от них. Фазовым портретом такой частицы является прямоугольник. Если теперь медленно уменьшать расстояние между стенками с постоянной скоростью, форма прямоугольника на фазовой плоскости будет меняться, но его площадь останется прежней. При таком адиабатическом сжатии скорость частицы растёт обратно пропорционально расстоянию между стенками, а создаваемое ею давление — обратно пропорционально кубу этого расстояния.

У заряженной частицы, вращающейся в магнитном поле, тоже есть адиабатический инвариант, и это снова момент импульса. Параметром для ларморовский радиуса вращения частицы является величина магнитного поля, так же как для конического маятника — его длина.

А ещё надо заметить, что адиабатические инварианты вышли на передний план в квазиклассической квантовой теории, которую разрабатывал Нильс Бор. Но нельзя объять необъятного, так что все милые сердцу подробности вы сможете узнать, посмотрев наш новый ролик «Что такое адиабатический инвариант?». И не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно найти данный выпуск на различных платформах.

[Поддержите нас]

#закадром
#отзывы

Представляем вашему вниманию очередного героя нашей рубрики отзывы:

Дмитрий Ловейко. Продюсер анимационного проекта «Маша и Медведь», выпускник НГУ 1989 года.

«GetAClass — это отличная возможность оценить ваши остаточные знания после вашего высшего образования и пополнить их для того, чтобы не ударить в грязь лицом перед детьми и внуками! )) Рекомендую на досуге всем, кто не утратил интереса ко всему интересному ))»

#physics
#физика

Мы начинаем наш ролик с опытов с двумя стоящими друг напротив друга горками одинаковой высоты, но разного профиля — более крутой и более пологой. Дадим шарику скатиться с одной горки, и он поднимается по другой примерно на такую же высоту. Мы измерили скорость, которую шарик набирает, скатившись вниз, и оказалось, что она не зависит от профиля горки.

Галилей доказал это с помощью мысленного эксперимента с идеальными горками без трения. В этом случае движение шарика обратимо: заставим его закатываться вверх с такой же скоростью, какую он набрал при спуске, и шарик поднимется на горку и остановится. Если существуют две горки одинаковой высоты, скатываясь с которых шарик приобретает разную скорость, поставим их друг напротив друга и будем запускать шарик с той горки, на которой он набирает большую скорость.

Поднявшись на вторую горку, шарик не израсходует весь запас скорости и сможет подняться ещё выше на дополнительную горку. Теперь он может скатиться на исходную горку, совершая при этом работу, а затем повторять такой цикл снова и снова. Получился вечный двигатель, производящий работу из ничего, а это невозможно. Значит, при скатывании со всех горок одинаковой высоты шарик должен приобретать одну и ту же скорость.

Пусть теперь одна из горок отвесная, тогда на любой другой горке шарик наберёт скорость, равную скорости тела, падающего с такой же высоты. Правда, здесь нужно сделать важную поправку: шарик должен скользить по горке, а не катиться, иначе часть исходной потенциальной энергии перейдёт в кинетическую энергию вращения, и скорость поступательного движения окажется меньше.

Мы измерили скорости скатившейся с горки тележки на маленьких колёсиках и упавшего с такой же высоты шарика, и оказалось, что эти скорости практически совпадают. Так что теория Галилея, основанная на мысленных экспериментах с идеальными объектами, прекрасно работает!

Остаётся добавить, что Галилео Галилей в своей книге «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых наук», изданной в 1638 году, рассматривал только наклонные плоскости, на которых движение шарика является равноускоренным, а обобщил его доказательство и придал ему окончательную форму Христиан Гюйгенс в своём трактате «Маятниковые часы», вышедшем в 1673 году.

Смотрите наш новый англоязычный ролик «Work and energy: Galileo's slides», возвращающий нас к истокам науки Нового времени, и не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно найти русскоязычный выпуск «Горки Галилея» на различных платформах.

[Поддержите нас]

#закадром
#отчет

Публикуем новый отчёт о полученных донатах и проделанной работе.

Бюджет (февраль 2025)

В феврале регулярными платежами и разовыми донатами мы получили 36 147 рублей. Спасибо вам большое!

100 000 рублей нам предоставил наш замечательный партнёр — Узловский молочный комбинат.

50 000 рублей составил рекламный бюджет февраля, нам помогла «Онлайн Гимназия №1».

Наши затраты составили 525 590 рублей. Недостающую сумму восполнили основатели проекта и компания CityAir.

Результаты (февраль 2025)

- Четыре новых ролика по физике:

«Диэлектрик в электрическом поле»
«Всегда ли звук — это волна?»
«Электростатические двигатели»
«Что такое адиабатический инвариант?»

- Семь роликов на английском языке:

«How to find the distance to the Sun?»
«Fresnel lens»
«Parallax»
«Why can't stars be green?»
«Gas Laws»
«Stellar aberration»
«Work and energy: Galileo's slides»

Еще раз спасибо огромное всем, кто нас поддерживает. Это очень и очень ценно!

[Поддержите нас]

#закадром

В новогодней публикации мы объявили конкурс на самые интересные поздравления друг друга с Новым годом в комментариях. Авторы трех комментариев получили наши новые классные фирменные футболки.

Поздравляем победителей: Илья Коржик, Ася Колсанова и Николай Новаковский.

Если вы тоже хотите получить этот замечательный мерч, мы готовы его отправить каждому, кто подпишется на тариф «Академик» до конца марта на нашей платформе в Boosty!

#physics
#физика

Ясной ночью вдали от города мы видим на небе множество звёзд от самых ярких до едва различимых глазом. Мы любуемся этим прекрасным зрелищем, а вот с точки зрения науки в наблюдениях нужно установить какой-то порядок.

И уже во втором веке до нашей эры знаменитый древнегреческий астроном Гиппарх самые яркие звёзды предложил считать звёздами первой величины, самые слабые, почти неразличимые — звёздами шестой величины, а все остальные на глаз распределил между ними.

Но наука развивалась, и в 1856 году британский астроном Норман Погсон предложил ввести математическое понятие звёздной величины, считая яркость звёзд пятой величины ровно в 100 раз меньше яркости звёзд нулевой величины. При этом отношение яркостей двух соседних величин должно быть одинаково, так что шкала яркости является логарифмической.

От нулевой до пятой звёздной величины мы доходим по этой шкале за пять шагов, и яркость уменьшается в 100 раз, значит, на каждом шаге яркость падает в корень пятой степени из 100 — примерно в 2,51 раза. Осталось выбрать начало отсчёта, и астрономы стали считать Вегу звездой нулевой величины. Тогда звёздная величина Сириуса, самой яркой звезды нашего неба, оказывается равной –1,46, а яркость Солнца составляет –26,7 звёздной величины — примерно в 48 миллиардов раз ярче Веги!

До сих пор речь шла о видимой яркости звёзд, но понятно, что наше Солнце сияет на небосводе ярче всех звёзд просто потому, что по космическим меркам оно находится очень близко к нашей планете. А чтобы сравнить звёзды по их абсолютной яркости, надо представить, что они расположены на одинаковом расстоянии от Земли, и астрономы приняли за такое расстояние 10 парсек или 32,6 световых лет.

С такого расстояния наше Солнце будет выглядеть как очень слабая звёздочка с абсолютной звёздной величиной +4,8. Расстояние до Сириуса в 8,6 световых лет увеличится почти в четыре раза, поэтому его яркость уменьшится в 14 раз, что по логарифмической шкале даёт абсолютную звёздную величину +1,4. А далёкий красный сверхгигант Бетельгейзе с видимой звёздной величиной 0,6, наоборот, приблизится к нам с расстояния 168 парсек и будет иметь абсолютную звёздную величину –5,8 — это наибольшая видимая яркость Венеры. Так что звёзды на самом деле совсем не такие, какими они нам кажутся!

Смотрите наш новый англоязычный ролик «Stellar magnitude» и не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно найти русскоязычный выпуск «Звёздная величина» на различных платформах.

[Поддержите нас]