#физика
Наш новый ролик посвящён тому, как были открыты законы упругого удара тел. Первым построить теорию удара попытался Галилео Галилей, он высказал много интересных соображений, но собрать их в единую простую модель, подобную модели равноускоренного движения, ему не удалось.
Затем к проблеме удара приступил Рене Декарт и также столкнулся с трудностями при объяснении многообразных опытных данных. Тем не менее, в 1644 году в своих «Началах философии» он изложил общие правила упругого удара. Согласно первому правилу два равновеликих тела, движущиеся навстречу друг другу с равными скоростями, после удара оттолкнутся друг от друга и разлетятся с теми же самыми скоростями. И это очевидно в силу симметрии ситуации. А вот остальные шесть правил удара оказались неверны: хотя в их основе и лежал принцип сохранения количества движения, но Декарт учитывал только величины импульсов сталкивающихся тел, но не их направления.
И только Христиану Гюйгенсу удалось последовательно применить научный метод Декарта, требующий строить рассуждение, исходя только из очевидных утверждений. В качестве первого такого утверждения Гюйгенс принял знакомый нам принцип инерции: если ничто не препятствует движению тела, оно сохраняет свою скорость неизменной. Второе утверждение — это первое правило удара Декарта, принцип симметрии.
А третий постулат Гюйгенса — это принцип относительности Галилея, в соответствии с которым столкновение тел происходит одинаково в любой инерциальной системе отсчёта. И выдающееся достижение Гюйгенса состоит в том, что он превратил объяснительный принцип относительности Галилея в мощное средство получения новых результатов, описывая столкновение тел в различных системах отсчёта.
Пусть одинаковые шары движутся относительно лодки с равными по величине скоростями v навстречу друг другу, а сама лодка плывёт с такой же скоростью v относительно берега вправо. Тогда с точки зрения наблюдателя, стоящего на берегу, правый шар неподвижен, а левый налетает на него со скоростью 2v. В системе отсчёта лодки после удара шары разлетаются в противоположные стороны со скоростями, равными v, а наблюдатель на берегу видит, что теперь левый шар неподвижен, а правый движется со скоростью 2v.
Так Гюйгенс доказал, что при соударении одинаковых шаров движущийся шар передаёт всю свою скорость неподвижному. Если же одинаковые шары сталкиваются с различными скоростями, надо перейти в такую систему отсчёта, где их скорости равны и противоположны. В этой системе шары после удара как бы проходят сквозь друг друга и обмениваются скоростями, значит, они обменяются скоростями и в исходной системе отсчёта.
Чтобы разобраться, как сталкиваются шары разной массы, Гюйгенс использовал горки Галилея и принцип неизменности высоты общего центра масс шаров, что равносильно сохранению их потенциальной энергии. Отсюда он вывел закон сохранения кинетической энергии при упругом ударе, а затем перешёл в другую систему отсчёта и получил закон сохранения импульса. И все эти замечательные открытия Гюйгенс совершил ещё в 1654 году!
Смотрите наш ролик «Христиан Гюйгенс и теория удара», удивляйтесь силе мысли основоположников физики Нового времени и не забывайте ставить лайки!
P.S. По данной ссылке можно посмотреть выпуск «Христиан Гюйгенс и теория удара» на удобной платформе.
[Поддержите нас]
Наш новый ролик посвящён тому, как были открыты законы упругого удара тел. Первым построить теорию удара попытался Галилео Галилей, он высказал много интересных соображений, но собрать их в единую простую модель, подобную модели равноускоренного движения, ему не удалось.
Затем к проблеме удара приступил Рене Декарт и также столкнулся с трудностями при объяснении многообразных опытных данных. Тем не менее, в 1644 году в своих «Началах философии» он изложил общие правила упругого удара. Согласно первому правилу два равновеликих тела, движущиеся навстречу друг другу с равными скоростями, после удара оттолкнутся друг от друга и разлетятся с теми же самыми скоростями. И это очевидно в силу симметрии ситуации. А вот остальные шесть правил удара оказались неверны: хотя в их основе и лежал принцип сохранения количества движения, но Декарт учитывал только величины импульсов сталкивающихся тел, но не их направления.
И только Христиану Гюйгенсу удалось последовательно применить научный метод Декарта, требующий строить рассуждение, исходя только из очевидных утверждений. В качестве первого такого утверждения Гюйгенс принял знакомый нам принцип инерции: если ничто не препятствует движению тела, оно сохраняет свою скорость неизменной. Второе утверждение — это первое правило удара Декарта, принцип симметрии.
А третий постулат Гюйгенса — это принцип относительности Галилея, в соответствии с которым столкновение тел происходит одинаково в любой инерциальной системе отсчёта. И выдающееся достижение Гюйгенса состоит в том, что он превратил объяснительный принцип относительности Галилея в мощное средство получения новых результатов, описывая столкновение тел в различных системах отсчёта.
Пусть одинаковые шары движутся относительно лодки с равными по величине скоростями v навстречу друг другу, а сама лодка плывёт с такой же скоростью v относительно берега вправо. Тогда с точки зрения наблюдателя, стоящего на берегу, правый шар неподвижен, а левый налетает на него со скоростью 2v. В системе отсчёта лодки после удара шары разлетаются в противоположные стороны со скоростями, равными v, а наблюдатель на берегу видит, что теперь левый шар неподвижен, а правый движется со скоростью 2v.
Так Гюйгенс доказал, что при соударении одинаковых шаров движущийся шар передаёт всю свою скорость неподвижному. Если же одинаковые шары сталкиваются с различными скоростями, надо перейти в такую систему отсчёта, где их скорости равны и противоположны. В этой системе шары после удара как бы проходят сквозь друг друга и обмениваются скоростями, значит, они обменяются скоростями и в исходной системе отсчёта.
Чтобы разобраться, как сталкиваются шары разной массы, Гюйгенс использовал горки Галилея и принцип неизменности высоты общего центра масс шаров, что равносильно сохранению их потенциальной энергии. Отсюда он вывел закон сохранения кинетической энергии при упругом ударе, а затем перешёл в другую систему отсчёта и получил закон сохранения импульса. И все эти замечательные открытия Гюйгенс совершил ещё в 1654 году!
Смотрите наш ролик «Христиан Гюйгенс и теория удара», удивляйтесь силе мысли основоположников физики Нового времени и не забывайте ставить лайки!
P.S. По данной ссылке можно посмотреть выпуск «Христиан Гюйгенс и теория удара» на удобной платформе.
[Поддержите нас]
YouTube
Христиан Гюйгенс и теория удара
Теорию центрального удара упругих тел первым построил Христиан Гюйгенс. При этом он использовал принцип симметрии, принцип относительности Галилея и постулат о невозможности вечного двигателя — он же закон сохранения энергии при упругом ударе.
Ключевые слова:…
Ключевые слова:…
#physics
#физика
Чтобы показать этот фокус, вам понадобится короткая пластиковая трубка и немного бумаги или изоленты. Наклейте на концы трубки буквы Т и Z — реквизит готов!
Запустим трубку пальцем со стороны буквы Z так, чтобы трубка пришла в быстрое вращение, — и видна только буква Z, а буква Т исчезла! Запустим трубку со стороны буквы Т — теперь исчезла буква Z, и видна только буква Т.
Мы сняли вращение трубки на скоростную камеру, и на этот раз прекрасно видны обе буквы! Чтобы разобраться, в чём же тут дело, мы сделали трассировку видео, и она показывает, что буквы движутся всё-таки по-разному.
Смотрите разгадку в нашем новом англоязычном ролике «A disappearing letter», показывайте фокус друзьям и близким и не забывайте ставить лайки!
P.S. По данной ссылке можно посмотреть русскоязычный выпуск «Сложение движений и исчезновение буквы» на удобной платформе.
[Поддержите нас]
#физика
Чтобы показать этот фокус, вам понадобится короткая пластиковая трубка и немного бумаги или изоленты. Наклейте на концы трубки буквы Т и Z — реквизит готов!
Запустим трубку пальцем со стороны буквы Z так, чтобы трубка пришла в быстрое вращение, — и видна только буква Z, а буква Т исчезла! Запустим трубку со стороны буквы Т — теперь исчезла буква Z, и видна только буква Т.
Мы сняли вращение трубки на скоростную камеру, и на этот раз прекрасно видны обе буквы! Чтобы разобраться, в чём же тут дело, мы сделали трассировку видео, и она показывает, что буквы движутся всё-таки по-разному.
Смотрите разгадку в нашем новом англоязычном ролике «A disappearing letter», показывайте фокус друзьям и близким и не забывайте ставить лайки!
P.S. По данной ссылке можно посмотреть русскоязычный выпуск «Сложение движений и исчезновение буквы» на удобной платформе.
[Поддержите нас]
YouTube
Movements addition and disappearing letter
A tube with letters written on its two ends is moved by a finger - and we can see one letter and not the other! This effect is explained by the addition of two rotational motions, the speeds of which are added at one end of the tube and subtracted at the…
#закадром
Сегодня мы внесли аванс за лабораторный комплект PASCO. Делимся фото чека (он в сербских динарах) и фотофактом, который нам показался символичным: по соседству с офисом компании MICOM, у которой мы заказали PASCO, установлена вот такая вывеска про новости кино.
Еще раз спасибо огромное всем, кто принял участие в сборе на покупку станции.
PASCO будет изготовлена через месяц. Будем держать вас в курсе.
Это все filmske novosti на сегодня. Но будут еще. Не переключайтесь.
Сегодня мы внесли аванс за лабораторный комплект PASCO. Делимся фото чека (он в сербских динарах) и фотофактом, который нам показался символичным: по соседству с офисом компании MICOM, у которой мы заказали PASCO, установлена вот такая вывеска про новости кино.
Еще раз спасибо огромное всем, кто принял участие в сборе на покупку станции.
PASCO будет изготовлена через месяц. Будем держать вас в курсе.
Это все filmske novosti на сегодня. Но будут еще. Не переключайтесь.
#physics
#физика
Сегодня мы разберём интересный и весьма непростой парадокс. В колебательном контуре ток и напряжение сдвинуты по фазе на 90°, при этом магнитное поле пропорционально току, а электрическое поле — напряжению, так что вблизи контура магнитное и электрическое поля тоже сдвинуты на 90°.
Антенна также является колебательным контуром, но почему тогда в электромагнитной волне, которую она создаёт, этот сдвиг исчезает, и колебания магнитного и электрического полей происходят синфазно?
Чтобы ответить на этот вопрос, мы рассмотрели колебания вибратора Герца — антенны, состоящей из двух шаров и соединяющего их проводника. В ближней зоне на расстоянии много меньше длины волны, но при этом гораздо больше размеров вибратора, его можно рассматривать как диполь. Здесь магнитное поле оказывается много меньше электрического, и поэтому почти вся энергия антенны то закачивается в электрическое поле, то наоборот, электрическое поле отдаёт энергию в антенну. При этом в электромагнитную волну уходит лишь малая доля этой энергии.
Однако дипольное приближение не даёт точного решения уравнений Максвелла, и теперь надо учесть, что переменное магнитное поле порождает вихревое электрическое поле. Это поле мало в ближней зоне, но зато оно падает с расстоянием гораздо медленнее электрического поля диполя, и в дальней зоне на расстоянии много больше длины волны становится преобладающим. Осталось учесть запаздывание электрического поля по сравнению с колебаниями вибратора, связанное с конечностью скорости света, и снова вернуться к уравнениям Максвелла. Из них следует, что порождаемое электрическим полем вихревое магнитное поле колеблется в той же самой фазе!
В итоге мы получаем, что вблизи антенны электрическое и магнитное поля сдвинуты по фазе почти на 90°. Почти, потому что если бы сдвиг фазы был в точности равен 90°, то энергия антенны вообще не уходила бы в волну. А вдали от антенны электрическое и магнитное поля осциллируют практически в одной фазе.
Смотрите наш ролик новый англоязычный ролик «Electromagnetic wave paradox» и не забывайте ставить лайки!
P.S. По данной ссылке можно посмотреть русскоязычный выпуск «Парадокс электромагнитной волны» на удобной платформе.
[Поддержите нас]
#физика
Сегодня мы разберём интересный и весьма непростой парадокс. В колебательном контуре ток и напряжение сдвинуты по фазе на 90°, при этом магнитное поле пропорционально току, а электрическое поле — напряжению, так что вблизи контура магнитное и электрическое поля тоже сдвинуты на 90°.
Антенна также является колебательным контуром, но почему тогда в электромагнитной волне, которую она создаёт, этот сдвиг исчезает, и колебания магнитного и электрического полей происходят синфазно?
Чтобы ответить на этот вопрос, мы рассмотрели колебания вибратора Герца — антенны, состоящей из двух шаров и соединяющего их проводника. В ближней зоне на расстоянии много меньше длины волны, но при этом гораздо больше размеров вибратора, его можно рассматривать как диполь. Здесь магнитное поле оказывается много меньше электрического, и поэтому почти вся энергия антенны то закачивается в электрическое поле, то наоборот, электрическое поле отдаёт энергию в антенну. При этом в электромагнитную волну уходит лишь малая доля этой энергии.
Однако дипольное приближение не даёт точного решения уравнений Максвелла, и теперь надо учесть, что переменное магнитное поле порождает вихревое электрическое поле. Это поле мало в ближней зоне, но зато оно падает с расстоянием гораздо медленнее электрического поля диполя, и в дальней зоне на расстоянии много больше длины волны становится преобладающим. Осталось учесть запаздывание электрического поля по сравнению с колебаниями вибратора, связанное с конечностью скорости света, и снова вернуться к уравнениям Максвелла. Из них следует, что порождаемое электрическим полем вихревое магнитное поле колеблется в той же самой фазе!
В итоге мы получаем, что вблизи антенны электрическое и магнитное поля сдвинуты по фазе почти на 90°. Почти, потому что если бы сдвиг фазы был в точности равен 90°, то энергия антенны вообще не уходила бы в волну. А вдали от антенны электрическое и магнитное поля осциллируют практически в одной фазе.
Смотрите наш ролик новый англоязычный ролик «Electromagnetic wave paradox» и не забывайте ставить лайки!
P.S. По данной ссылке можно посмотреть русскоязычный выпуск «Парадокс электромагнитной волны» на удобной платформе.
[Поддержите нас]
YouTube
Electromagnetic wave paradox
Why in an oscillating circuit current and voltage (and therefore magnetic and electric fields around) are 90° phase shifted, but in an electromagnetic wave electric and magnetic fields have the same phase? In the video we deal with this question.
Keywords:…
Keywords:…
#физика
Гальванический элемент состоит из двух пластин из различных металлов, погружённых в электролит. Между пластинами возникает разность потенциалов, и при замыкании цепи по ней течёт электрический ток. Источником энергии в гальваническом элементе служат химические реакции, протекающие на электродах.
На следующей неделе мы опубликуем ролик «Электрохимия гальванических элементов», а нашим подписчикам в Boosty предлагаем посмотреть этот выпуск прямо сейчас.
[Поддержите нас]
Гальванический элемент состоит из двух пластин из различных металлов, погружённых в электролит. Между пластинами возникает разность потенциалов, и при замыкании цепи по ней течёт электрический ток. Источником энергии в гальваническом элементе служат химические реакции, протекающие на электродах.
На следующей неделе мы опубликуем ролик «Электрохимия гальванических элементов», а нашим подписчикам в Boosty предлагаем посмотреть этот выпуск прямо сейчас.
[Поддержите нас]
#закадром
У нас появилась идея новой рубрики — будем публиковать фотографии наших установок с вопросом, для чего такая конструкция предназначена. Как думаете, что за штуковина показана на фото и для чего она нужна?
У нас появилась идея новой рубрики — будем публиковать фотографии наших установок с вопросом, для чего такая конструкция предназначена. Как думаете, что за штуковина показана на фото и для чего она нужна?
#физика
Мы применяем для питания разнообразных устройств гальванические элементы, привычно называя их батарейками, и не задумываемся, как они вырабатывают электричество. Чтобы объяснить принципы их работы, обратимся к электрохимии.
Самые простые реакции происходят в элементе Даниэля, который состоит из кюветы, разделённой пористой перегородкой. В одну половину кюветы залит раствор медного купороса CuSO4 и опущен медный электрод, а в другую — раствор цинкового купороса ZnSO4 с цинковым электродом.
С поверхности цинкового электрода в раствор уходят положительно заряженные ионы цинка Zn(2+), электрод заряжается отрицательно, притягивает ионы цинка, и на его поверхности формируется двойной электрический слой. При этом потенциал электрода становится меньше потенциала раствора. А на поверхности медного электрода идёт обратный процесс — там оседают положительно заряженные ионы меди Cu(2+), они притягивают отрицательно заряженные ионы SO4(2-), и также формируется двойной электрический слой. Электрод заряжается положительно, и его потенциал превышает потенциала раствора.
Вольтметр показывает, что потенциал медного катода выше потенциала цинкового анода на 1,03 В. Сравнивая пары металлов, химики выстроили их в электрохимический ряд напряжений, который помогает определить направление протекания окислительно-восстановительных реакций. Опустим в раствор медного купороса цинковую полоску. Сначала она покрывается восстановленной медью, а через некоторое время цинк полностью растворяется, и на дно стакана выпадают медные «лохмотья». С точки зрения электрохимии в этой реакции атом цинка отдаёт два электрона и превращается в ион цинка Zn(2+), а ион меди Cu(2+) принимает эти два электрона и превращается в нейтральный атом меди. Зная тепловой выход реакции, мы рассчитали энергию, полученную каждым электроном, и соответствующая разность потенциалов оказалась равной 1,1 В — очень близко к измеренным 1,03 В. В ячейке Даниэля эти реакции идут в каждой половине отдельно, а электроны переносятся от анода к катоду по замыкающему их проводнику.
Мы соединили последовательно четыре цинково-медных элемента с раствором обычной поваренной соли и с помощью такой батареи едва смогли зажечь крошечный красный светодиод. Батарея выдаёт около 3 В, но на светодиоде падает всего 1,7 В, и по цепи течёт ток меньше 1 миллиампера. Электротехник скажет, что внутреннее сопротивление батареи слишком велико, а физика здесь интересует, что происходит с носителями заряда в растворе.
Проще всего разобраться с работой элемента Даниэля: когда по цепи течёт ток, окрестность цинкового анода заряжается положительно за счёт избытка ионов цинка Zn(2+), а окрестность медного катода — отрицательно за счёт избытка ионов SO4(2-), так что внутри ячейки электрическое поле направлено от анода к катоду. В результате ионы SO4(2-) движутся от катода к аноду, а ионы цинка и меди — от анода к катоду. Скорости движения ионов малы, расстояние между электродами велико, поэтому перенос заряда происходит медленно, и именно этим ограничивается сила тока в цепи.
Чтобы увеличить ток, надо уменьшить расстояние между электродами, и мы вслед за Алессандро Вольта собрали «вольтов столб» из цинково-медных элементов с тонкими картонными прокладками и с его помощью смогли зажечь мощный синий светодиод!
Смотрите наш ролик «Электрохимия гальванических элементов» и не забывайте ставить лайки!
P.S. По данной ссылке можно посмотреть выпуск «Электрохимия гальванических элементов» на удобной платформе.
[Поддержите нас]
Мы применяем для питания разнообразных устройств гальванические элементы, привычно называя их батарейками, и не задумываемся, как они вырабатывают электричество. Чтобы объяснить принципы их работы, обратимся к электрохимии.
Самые простые реакции происходят в элементе Даниэля, который состоит из кюветы, разделённой пористой перегородкой. В одну половину кюветы залит раствор медного купороса CuSO4 и опущен медный электрод, а в другую — раствор цинкового купороса ZnSO4 с цинковым электродом.
С поверхности цинкового электрода в раствор уходят положительно заряженные ионы цинка Zn(2+), электрод заряжается отрицательно, притягивает ионы цинка, и на его поверхности формируется двойной электрический слой. При этом потенциал электрода становится меньше потенциала раствора. А на поверхности медного электрода идёт обратный процесс — там оседают положительно заряженные ионы меди Cu(2+), они притягивают отрицательно заряженные ионы SO4(2-), и также формируется двойной электрический слой. Электрод заряжается положительно, и его потенциал превышает потенциала раствора.
Вольтметр показывает, что потенциал медного катода выше потенциала цинкового анода на 1,03 В. Сравнивая пары металлов, химики выстроили их в электрохимический ряд напряжений, который помогает определить направление протекания окислительно-восстановительных реакций. Опустим в раствор медного купороса цинковую полоску. Сначала она покрывается восстановленной медью, а через некоторое время цинк полностью растворяется, и на дно стакана выпадают медные «лохмотья». С точки зрения электрохимии в этой реакции атом цинка отдаёт два электрона и превращается в ион цинка Zn(2+), а ион меди Cu(2+) принимает эти два электрона и превращается в нейтральный атом меди. Зная тепловой выход реакции, мы рассчитали энергию, полученную каждым электроном, и соответствующая разность потенциалов оказалась равной 1,1 В — очень близко к измеренным 1,03 В. В ячейке Даниэля эти реакции идут в каждой половине отдельно, а электроны переносятся от анода к катоду по замыкающему их проводнику.
Мы соединили последовательно четыре цинково-медных элемента с раствором обычной поваренной соли и с помощью такой батареи едва смогли зажечь крошечный красный светодиод. Батарея выдаёт около 3 В, но на светодиоде падает всего 1,7 В, и по цепи течёт ток меньше 1 миллиампера. Электротехник скажет, что внутреннее сопротивление батареи слишком велико, а физика здесь интересует, что происходит с носителями заряда в растворе.
Проще всего разобраться с работой элемента Даниэля: когда по цепи течёт ток, окрестность цинкового анода заряжается положительно за счёт избытка ионов цинка Zn(2+), а окрестность медного катода — отрицательно за счёт избытка ионов SO4(2-), так что внутри ячейки электрическое поле направлено от анода к катоду. В результате ионы SO4(2-) движутся от катода к аноду, а ионы цинка и меди — от анода к катоду. Скорости движения ионов малы, расстояние между электродами велико, поэтому перенос заряда происходит медленно, и именно этим ограничивается сила тока в цепи.
Чтобы увеличить ток, надо уменьшить расстояние между электродами, и мы вслед за Алессандро Вольта собрали «вольтов столб» из цинково-медных элементов с тонкими картонными прокладками и с его помощью смогли зажечь мощный синий светодиод!
Смотрите наш ролик «Электрохимия гальванических элементов» и не забывайте ставить лайки!
P.S. По данной ссылке можно посмотреть выпуск «Электрохимия гальванических элементов» на удобной платформе.
[Поддержите нас]
YouTube
Гальванический элемент
Гальванический элемент состоит из двух пластин из различных металлов, погружённых в электролит. Между пластинами возникает разность потенциалов, и при замыкании цепи по ней течёт электрический ток. Источником энергии в гальваническом элементе служат химические…
#physics
#физика
Это замечательный опыт легко сделать в домашних условиях. Возьмём зеркало и легонько подуем на муку, чтобы её частицы равномерно покрыли поверхность зеркала. Теперь посветим на него фонариком с расстояния двух метров, и в зеркале кроме отражения фонарика видны параллельные радужные полосы. Сфотографируем со вспышкой чистое зеркало— никаких полос нет, а в запылённом зеркале полосы отчётливо видны. Как же хаотически расположенные на поверхности зеркала пылинки могут давать такую упорядоченную картину?
Исаак Ньютон первым описал это явление и понял, что оно связано с рассеянием света на пылинках, но объяснить его не смог. Это удалось сделать только сто лет спустя Томасу Юнгу на основе развитой им волновой теории света. Однако своё название это явление получило по имени бельгийского учёного Адольфа Кетле — прекрасная иллюстрация «принципа Арнольда», согласно которому ни одно явление не называется по имени его первооткрывателя. «Принцип Арнольда» применим и к самому себе — его сформулировал английский физик Майкл Берри.
Чтобы объяснить, как на экране получаются чередующиеся яркие полосы, рассмотрим два луча света. Один луч падает прямо на пылинку, диффузно рассеивается, и какой-то из рассеянных лучей входит в стекло, отражается от зеркальной подложки, преломляется на поверхности стекла и попадает на экран. Второй луч сначала преломляется на поверхности стекла, отражается от подложки, ещё раз преломившись выходит из стекла и только после этого рассеивается на той же самой пылинке, причём какой-то из рассеянных лучей попадает в ту же точку экрана. Распространяющиеся вдоль этих двух лучей световые волны являются когерентными, потому что они созданы одним и тем же источником. Эти волны интерферируют, и в зависимости от разности хода усиливают или ослабляют друг друга. Усиление даёт яркие полосы, ослабление — тёмные. Фонарик излучает в широком спектре, интерференционные полосы разных цветов имеют разную ширину, накладываются друг на друга и дают радужную картину.
Заменим фонарик лазером и направим его перпендикулярно зеркалу, теперь интерференционная картина на экране приобрела вид монохроматических концентрических колец — это и есть кольца Кетле или диффузионные кольца Ньютона. Измерив радиусы колец и расстояние от зеркала до экрана, можно с высокой точностью рассчитать толщину зеркала.
Смотрите наш новый англоязычный ролик «Quetelet rings» и не забывайте ставить лайки!
P.S. По данной ссылке можно посмотреть русскоязычный выпуск «Интерференция в кольцах Кетле» на удобной платформе.
[Поддержите нас]
#физика
Это замечательный опыт легко сделать в домашних условиях. Возьмём зеркало и легонько подуем на муку, чтобы её частицы равномерно покрыли поверхность зеркала. Теперь посветим на него фонариком с расстояния двух метров, и в зеркале кроме отражения фонарика видны параллельные радужные полосы. Сфотографируем со вспышкой чистое зеркало— никаких полос нет, а в запылённом зеркале полосы отчётливо видны. Как же хаотически расположенные на поверхности зеркала пылинки могут давать такую упорядоченную картину?
Исаак Ньютон первым описал это явление и понял, что оно связано с рассеянием света на пылинках, но объяснить его не смог. Это удалось сделать только сто лет спустя Томасу Юнгу на основе развитой им волновой теории света. Однако своё название это явление получило по имени бельгийского учёного Адольфа Кетле — прекрасная иллюстрация «принципа Арнольда», согласно которому ни одно явление не называется по имени его первооткрывателя. «Принцип Арнольда» применим и к самому себе — его сформулировал английский физик Майкл Берри.
Чтобы объяснить, как на экране получаются чередующиеся яркие полосы, рассмотрим два луча света. Один луч падает прямо на пылинку, диффузно рассеивается, и какой-то из рассеянных лучей входит в стекло, отражается от зеркальной подложки, преломляется на поверхности стекла и попадает на экран. Второй луч сначала преломляется на поверхности стекла, отражается от подложки, ещё раз преломившись выходит из стекла и только после этого рассеивается на той же самой пылинке, причём какой-то из рассеянных лучей попадает в ту же точку экрана. Распространяющиеся вдоль этих двух лучей световые волны являются когерентными, потому что они созданы одним и тем же источником. Эти волны интерферируют, и в зависимости от разности хода усиливают или ослабляют друг друга. Усиление даёт яркие полосы, ослабление — тёмные. Фонарик излучает в широком спектре, интерференционные полосы разных цветов имеют разную ширину, накладываются друг на друга и дают радужную картину.
Заменим фонарик лазером и направим его перпендикулярно зеркалу, теперь интерференционная картина на экране приобрела вид монохроматических концентрических колец — это и есть кольца Кетле или диффузионные кольца Ньютона. Измерив радиусы колец и расстояние от зеркала до экрана, можно с высокой точностью рассчитать толщину зеркала.
Смотрите наш новый англоязычный ролик «Quetelet rings» и не забывайте ставить лайки!
P.S. По данной ссылке можно посмотреть русскоязычный выпуск «Интерференция в кольцах Кетле» на удобной платформе.
[Поддержите нас]
YouTube
Interference in Quetelet rings
When light is reflected from a dusty mirror, iridescent patterns can be observed on the surface of the mirror. They are caused by the interference of light scattered on each speck of dust and on its reflection in the mirror.
Thank you for your interest in…
Thank you for your interest in…
#физика
Смешаем мелкие проводящие и непроводящие шарики и загрузим их в контейнер между двумя контактными пластинами.
Спрашивается, при какой концентрации проводящих шариков эта смесь будет проводить электрический ток?
На следующей неделе мы опубликуем ролик «Что такое перколяция?», а нашим подписчикам в Boosty предлагаем посмотреть этот выпуск прямо сейчас.
[Поддержите нас]
Смешаем мелкие проводящие и непроводящие шарики и загрузим их в контейнер между двумя контактными пластинами.
Спрашивается, при какой концентрации проводящих шариков эта смесь будет проводить электрический ток?
На следующей неделе мы опубликуем ролик «Что такое перколяция?», а нашим подписчикам в Boosty предлагаем посмотреть этот выпуск прямо сейчас.
[Поддержите нас]
#physics
#физика
Сегодня наш ролик посвящён давлению крови и его измерению, и здесь мы имеем дело с гидравлической системой.
Сердце работает как насос и прокачивает кровь по большому и малому кругам кровообращения. Кровеносные сосуды оказывают сопротивление течению крови, поэтому сердце создаёт избыточное давление, которое изменяется в такт с его сокращениями. Когда сердце сжато, давление максимально, и оно называется систолическим, а когда сердечная мышца расслаблена, давление минимально, и оно называется диастолическим.
С помощью тонометра мы измеряем артериальное давление, которое незначительно отличается от давления на выходе из сердца: гидравлическое сопротивление сравнительно широких артерий невелико. Когда мы включаем тонометр, воздух накачивается в манжету на руке до тех пор, пока манжета не пережимает артерию, так что кровоток в ней прекращается, и пульса нет. Затем воздух постепенно стравливается, и когда давление в манжете падает чуть ниже систолического, кровь начинает толчками проходить по артерии. Микрофон тонометра фиксирует появление пульса, а манометр — значение систолического давления. А когда давление в манжете падает ниже диастолического, кровь свободно протекает по артерии, пульс исчезает, и манометр отмечает второе значение давления.
Давление по традиции измеряется в миллиметрах ртутного столба, но плотность крови близка к плотности воды, поэтому удобно пересчитать нормальное давление 120/80 в миллиметры водяного столба. Плотность воды в 13,6 раза меньше плотности ртути, поэтому такое же давление создаёт столб воды в 13,6 раза выше. Получаем нормальное систолическое давление 1630 мм = 163 см водяного столба — на такую наибольшую высоту может толчком поднять кровь сердце человека. А в диастоле высота подъёма составила бы 110 см. Длинношеему жирафу жить гораздо сложнее — его голова находится на три метра выше сердца, которому приходится создавать давление 250/160 мм ртутного столба.
Теперь понятно, почему при измерении давления манжета должна находиться на уровне сердца: если опустить манжету ниже, то показания тонометра будут завышены на величину гидростатического давления от уровня сердца до уровня манжеты. А если поднять руку вверх, показания станут меньше, и это легко проверяется на опыте.
И вот, вроде бы, всё стало ясно, но возникает такой вопрос: когда ныряльщик погружается на глубину в несколько метров, вода сжимает его со всех сторон, как своеобразная манжета, и создаёт давление гораздо больше систолического. Однако кровообращение при этом не останавливается! Как же это можно объяснить?
Смотрите наш новый англоязычный ролик «Blood pressure mysteries» и не забывайте ставить лайки!
P.S. По данной ссылке можно посмотреть русскоязычный выпуск «Загадки кровяного давления» на удобной платформе.
[Поддержите нас]
#физика
Сегодня наш ролик посвящён давлению крови и его измерению, и здесь мы имеем дело с гидравлической системой.
Сердце работает как насос и прокачивает кровь по большому и малому кругам кровообращения. Кровеносные сосуды оказывают сопротивление течению крови, поэтому сердце создаёт избыточное давление, которое изменяется в такт с его сокращениями. Когда сердце сжато, давление максимально, и оно называется систолическим, а когда сердечная мышца расслаблена, давление минимально, и оно называется диастолическим.
С помощью тонометра мы измеряем артериальное давление, которое незначительно отличается от давления на выходе из сердца: гидравлическое сопротивление сравнительно широких артерий невелико. Когда мы включаем тонометр, воздух накачивается в манжету на руке до тех пор, пока манжета не пережимает артерию, так что кровоток в ней прекращается, и пульса нет. Затем воздух постепенно стравливается, и когда давление в манжете падает чуть ниже систолического, кровь начинает толчками проходить по артерии. Микрофон тонометра фиксирует появление пульса, а манометр — значение систолического давления. А когда давление в манжете падает ниже диастолического, кровь свободно протекает по артерии, пульс исчезает, и манометр отмечает второе значение давления.
Давление по традиции измеряется в миллиметрах ртутного столба, но плотность крови близка к плотности воды, поэтому удобно пересчитать нормальное давление 120/80 в миллиметры водяного столба. Плотность воды в 13,6 раза меньше плотности ртути, поэтому такое же давление создаёт столб воды в 13,6 раза выше. Получаем нормальное систолическое давление 1630 мм = 163 см водяного столба — на такую наибольшую высоту может толчком поднять кровь сердце человека. А в диастоле высота подъёма составила бы 110 см. Длинношеему жирафу жить гораздо сложнее — его голова находится на три метра выше сердца, которому приходится создавать давление 250/160 мм ртутного столба.
Теперь понятно, почему при измерении давления манжета должна находиться на уровне сердца: если опустить манжету ниже, то показания тонометра будут завышены на величину гидростатического давления от уровня сердца до уровня манжеты. А если поднять руку вверх, показания станут меньше, и это легко проверяется на опыте.
И вот, вроде бы, всё стало ясно, но возникает такой вопрос: когда ныряльщик погружается на глубину в несколько метров, вода сжимает его со всех сторон, как своеобразная манжета, и создаёт давление гораздо больше систолического. Однако кровообращение при этом не останавливается! Как же это можно объяснить?
Смотрите наш новый англоязычный ролик «Blood pressure mysteries» и не забывайте ставить лайки!
P.S. По данной ссылке можно посмотреть русскоязычный выпуск «Загадки кровяного давления» на удобной платформе.
[Поддержите нас]
YouTube
Blood pressure mysteries
The video discusses the physics involved in measuring blood pressure. What is pressure in systole and diastole? Why should the cuff be level with the heart when measuring pressure, and what happens if it is raised or lowered higher?
Key words: tonometer…
Key words: tonometer…
#закадром
Продолжаем публиковать фотографии наших установок с вопросом, для чего они предназначены. Как думаете, какой здесь опыт воспроизводится и кто сделал его первым?
Продолжаем публиковать фотографии наших установок с вопросом, для чего они предназначены. Как думаете, какой здесь опыт воспроизводится и кто сделал его первым?
#закадром
Пока мы снимаем ролик про радугу и попутно развлекаемся в программе Algodoo, меняя коэффициент преломления лучей, послушайте «The Dark Side of the Moon» (Pink Floyd).
Пока мы снимаем ролик про радугу и попутно развлекаемся в программе Algodoo, меняя коэффициент преломления лучей, послушайте «The Dark Side of the Moon» (Pink Floyd).
#физика
Сегодня мы поговорим о том, что такое перколяция. Латинское слово percolare означает «просачиваться, фильтровать». Представим себе сосуд, наполненный водой, стенки которого сделаны из пористого материала. Пусть поры не меняются в размерах, но их становится всё больше и больше, и в какой-то момент они соединяются в цепочки, по которым вода будет просачиваться из сосуда наружу. А мы в своих опытах изучали просачивание не воды, а электричества.
Мы взяли пластмассовую трубку, положили на её дно металлический кружок и заполнили свинцовой дробью. Кружок через мультиметр соединили с металлическим поршнем. Если нажать поршнем сверху на дробь, сопротивление контактов между дробинками падает, и слышен прозвон — цепь замкнулась. Затем мы постепенно разбавляли дробь пшеном, крупинки которого имеют примерно такой же размер, тщательно перемешивали и для каждой концентрации дроби проводили серию из пяти опытов. Когда свинец составлял 30% объёма смеси, перколяция ещё происходила, а при 25% — уже нет, порог проводимости оказался достаточно узким. Уточнить этот результат весьма непросто, потому что трудно добиться равномерного перемешивания дроби и пшена, слишком сильно различаются их плотности.
Здесь приходится переходить к компьютерному моделированию, и в Интернете можно найти множество моделей перколяции на двумерных сетках, в которых ячейки становятся проводящими случайным образом с заданной вероятностью. При этом для разных моделей порог просачивания несколько различается, но он всегда очень узкий, если сетка достаточно велика. А вот если взять сетку для игры в гекс в виде параллелограмма с правильными шестиугольными ячейками и заполнять её случайным образом, легко доказать, что порог перколяции в этом случае составляет ровно 50%. На замечательном канале Нильса Берглунда есть и трёхмерные модели. Для куба с ребром 32 просачивание происходит, когда концентрация проводящих ячеек достигает 32%, и это удивительно близко к результату нашего эксперимента со свинцовой дробью и пшеном!
Как увеличиваются в размерах кластеры связанных между собой проводящих элементов при приближении к порогу перколяции? Почему этот порог такой узкий для больших сеток? Что изучают математики, которые занимаются построением теории перколяции? Об этом вы узнаете из нашего нового ролика «Что такое перколяция?». Смотрите и не забывайте ставить лайки!
P.S. По данной ссылке можно посмотреть выпуск «Что такое перколяция?» на удобной платформе.
[Поддержите нас]
Сегодня мы поговорим о том, что такое перколяция. Латинское слово percolare означает «просачиваться, фильтровать». Представим себе сосуд, наполненный водой, стенки которого сделаны из пористого материала. Пусть поры не меняются в размерах, но их становится всё больше и больше, и в какой-то момент они соединяются в цепочки, по которым вода будет просачиваться из сосуда наружу. А мы в своих опытах изучали просачивание не воды, а электричества.
Мы взяли пластмассовую трубку, положили на её дно металлический кружок и заполнили свинцовой дробью. Кружок через мультиметр соединили с металлическим поршнем. Если нажать поршнем сверху на дробь, сопротивление контактов между дробинками падает, и слышен прозвон — цепь замкнулась. Затем мы постепенно разбавляли дробь пшеном, крупинки которого имеют примерно такой же размер, тщательно перемешивали и для каждой концентрации дроби проводили серию из пяти опытов. Когда свинец составлял 30% объёма смеси, перколяция ещё происходила, а при 25% — уже нет, порог проводимости оказался достаточно узким. Уточнить этот результат весьма непросто, потому что трудно добиться равномерного перемешивания дроби и пшена, слишком сильно различаются их плотности.
Здесь приходится переходить к компьютерному моделированию, и в Интернете можно найти множество моделей перколяции на двумерных сетках, в которых ячейки становятся проводящими случайным образом с заданной вероятностью. При этом для разных моделей порог просачивания несколько различается, но он всегда очень узкий, если сетка достаточно велика. А вот если взять сетку для игры в гекс в виде параллелограмма с правильными шестиугольными ячейками и заполнять её случайным образом, легко доказать, что порог перколяции в этом случае составляет ровно 50%. На замечательном канале Нильса Берглунда есть и трёхмерные модели. Для куба с ребром 32 просачивание происходит, когда концентрация проводящих ячеек достигает 32%, и это удивительно близко к результату нашего эксперимента со свинцовой дробью и пшеном!
Как увеличиваются в размерах кластеры связанных между собой проводящих элементов при приближении к порогу перколяции? Почему этот порог такой узкий для больших сеток? Что изучают математики, которые занимаются построением теории перколяции? Об этом вы узнаете из нашего нового ролика «Что такое перколяция?». Смотрите и не забывайте ставить лайки!
P.S. По данной ссылке можно посмотреть выпуск «Что такое перколяция?» на удобной платформе.
[Поддержите нас]
YouTube
Что такое перколяция?
Смешаем мелкие проводящие и непроводящие шарики и загрузим их в контейнер между двумя контактными пластинами. Спрашивается, при какой концентрации проводящих шариков эта смесь будет проводить электрический ток?
Ключевые слова: просачивание, порог перколяции…
Ключевые слова: просачивание, порог перколяции…
#закадром
#отчет
Публикуем новый отчёт о полученных донатах и проделанной работе.
Бюджет (апрель 2025)
В апреле регулярными платежами и разовыми донатами мы получили 64 860 рублей. Спасибо вам большое!
А ещё всего за полторы недели мы собрали 202 568 рублей на станцию PASCO. Мы благодарим каждого, кто помог купить столь необходимое оборудование!
100 000 рублей нам предоставил наш замечательный партнёр — Узловский молочный комбинат.
Наши затраты составили 731 360 рублей. Недостающую сумму восполнили основатели проекта и компания CityAir.
Результаты (апрель 2025)
- Пять новых роликов по физике:
«Парадоксальный закон Бенфорда»
«Ускоритель спагетти»
«Христиан Гюйгенс и теория удара»
«Электрохимия гальванических элементов»
«Что такое перколяция?»
- Один ролик по математике:
«И опять о тайнах исламского орнамента»
- Семь роликов на английском языке:
«Where did the weight of sand go?»
«Faraday cage»
«Mountain height limit»
«A disappearing letter»
«Electromagnetic wave paradox»
«Quetelet rings»
«Blood pressure mysteries»
P.S. Интересные факты. Самым смотрибельным роликом в апреле стал «Парадоксальный закон Бенфорда» — его за месяц с момента публикации увидело более 40 000 зрителей на YouTube. Англоязычный канал отличился выпуском «Where did the weight of sand go?», его посмотрели почти 30 000 раз.
Еще раз спасибо огромное всем, кто нас поддерживает, смотрит и делится нашими публикациями. Это очень и очень ценно!
[Поддержите нас]
#отчет
Публикуем новый отчёт о полученных донатах и проделанной работе.
Бюджет (апрель 2025)
В апреле регулярными платежами и разовыми донатами мы получили 64 860 рублей. Спасибо вам большое!
А ещё всего за полторы недели мы собрали 202 568 рублей на станцию PASCO. Мы благодарим каждого, кто помог купить столь необходимое оборудование!
100 000 рублей нам предоставил наш замечательный партнёр — Узловский молочный комбинат.
Наши затраты составили 731 360 рублей. Недостающую сумму восполнили основатели проекта и компания CityAir.
Результаты (апрель 2025)
- Пять новых роликов по физике:
«Парадоксальный закон Бенфорда»
«Ускоритель спагетти»
«Христиан Гюйгенс и теория удара»
«Электрохимия гальванических элементов»
«Что такое перколяция?»
- Один ролик по математике:
«И опять о тайнах исламского орнамента»
- Семь роликов на английском языке:
«Where did the weight of sand go?»
«Faraday cage»
«Mountain height limit»
«A disappearing letter»
«Electromagnetic wave paradox»
«Quetelet rings»
«Blood pressure mysteries»
P.S. Интересные факты. Самым смотрибельным роликом в апреле стал «Парадоксальный закон Бенфорда» — его за месяц с момента публикации увидело более 40 000 зрителей на YouTube. Англоязычный канал отличился выпуском «Where did the weight of sand go?», его посмотрели почти 30 000 раз.
Еще раз спасибо огромное всем, кто нас поддерживает, смотрит и делится нашими публикациями. Это очень и очень ценно!
[Поддержите нас]
#physics
#физика
Наш ролик посвящён таким распространённым архитектурным конструкциям, как купола и арки. Арки известны на Древнем Востоке со II тысячелетия до нашей эры, и некоторые из них сохранились до наших дней, например, арочные перекрытия в зернохранилище при поминальном храме фараона Рамзеса II, построенном в XIII веке до нашей эры. Но особенно полюбились арки строителям Древнего Рима. Арки складывались из камней, которые держатся даже без связующего раствора за счёт того, что камни распирают друг друга под действием собственного веса. Каменной аркой можно перекрыть пролёт шириной больше 30 метров! Приставляя пролёт к пролёту, римляне возводили не только мосты, но и многоэтажные акведуки, которые были важными элементами многокилометровых систем водоснабжения больших городов.
Центральная часть арки своим весом распирает боковые части и стремится раздвинуть их наружу, а сама хочет провалиться вниз и надломиться в середине. Чтобы предотвратить это, арку нагружают сверху и сбоку, каменные мосты устроены именно так. И чем больше нагрузка, тем устойчивее эта удивительная конструкция! В средневековых готических соборах арочные своды также стремятся раздвинуть стены, в которых к тому же сделаны огромные окна с витражами, поэтому строителям пришлось подпирать стены аркбутанами и контрфорсами, и своды в итоге опираются именно на них.
Купол представляет собой трёхмерную арку, и это одна из самых прочных конструкций. Диаметр купола великолепного римского Пантеона составляет 43 метра, чтобы уменьшить вес, он изготовлен из бетона с добавлением пемзы. И несмотря на это, стены, на которые опирается купол, пришлось сделать толщиной 7 метров! Таков же диаметр купола флорентийского собора Санта-Мария-дель-Фьоре, строившегося больше века, с 1296 по 1436 год. Купол возводился под руководством знаменитого архитектора Филиппо Брунеллески в течение 18 лет, и на его строительство пошло больше четырёх миллионов кирпичей. Мраморная башенка, стоящая на куполе, только укрепляет его, создавая нужные сжимающие напряжения.
Купол Оперного театра в Новосибирске, возведённый в 1933-1934 годах, ещё больше, его диаметр составляет 60, а высота — 35 метров, и он изготовлен из железобетона толщиной всего 8 сантиметров — в 750 раз меньше диаметра. По сравнению с этим куполом толстой кажется даже скорлупа куриного яйца: её толщина всего в 250 раз меньше диаметра! Смотрите наш новый англоязычный ролик «Domes and arches» и не забывайте ставить лайки.
P.S. По данной ссылке можно посмотреть русскоязычный выпуск «Купола и арки» на удобной платформе.
[Поддержите нас]
#физика
Наш ролик посвящён таким распространённым архитектурным конструкциям, как купола и арки. Арки известны на Древнем Востоке со II тысячелетия до нашей эры, и некоторые из них сохранились до наших дней, например, арочные перекрытия в зернохранилище при поминальном храме фараона Рамзеса II, построенном в XIII веке до нашей эры. Но особенно полюбились арки строителям Древнего Рима. Арки складывались из камней, которые держатся даже без связующего раствора за счёт того, что камни распирают друг друга под действием собственного веса. Каменной аркой можно перекрыть пролёт шириной больше 30 метров! Приставляя пролёт к пролёту, римляне возводили не только мосты, но и многоэтажные акведуки, которые были важными элементами многокилометровых систем водоснабжения больших городов.
Центральная часть арки своим весом распирает боковые части и стремится раздвинуть их наружу, а сама хочет провалиться вниз и надломиться в середине. Чтобы предотвратить это, арку нагружают сверху и сбоку, каменные мосты устроены именно так. И чем больше нагрузка, тем устойчивее эта удивительная конструкция! В средневековых готических соборах арочные своды также стремятся раздвинуть стены, в которых к тому же сделаны огромные окна с витражами, поэтому строителям пришлось подпирать стены аркбутанами и контрфорсами, и своды в итоге опираются именно на них.
Купол представляет собой трёхмерную арку, и это одна из самых прочных конструкций. Диаметр купола великолепного римского Пантеона составляет 43 метра, чтобы уменьшить вес, он изготовлен из бетона с добавлением пемзы. И несмотря на это, стены, на которые опирается купол, пришлось сделать толщиной 7 метров! Таков же диаметр купола флорентийского собора Санта-Мария-дель-Фьоре, строившегося больше века, с 1296 по 1436 год. Купол возводился под руководством знаменитого архитектора Филиппо Брунеллески в течение 18 лет, и на его строительство пошло больше четырёх миллионов кирпичей. Мраморная башенка, стоящая на куполе, только укрепляет его, создавая нужные сжимающие напряжения.
Купол Оперного театра в Новосибирске, возведённый в 1933-1934 годах, ещё больше, его диаметр составляет 60, а высота — 35 метров, и он изготовлен из железобетона толщиной всего 8 сантиметров — в 750 раз меньше диаметра. По сравнению с этим куполом толстой кажется даже скорлупа куриного яйца: её толщина всего в 250 раз меньше диаметра! Смотрите наш новый англоязычный ролик «Domes and arches» и не забывайте ставить лайки.
P.S. По данной ссылке можно посмотреть русскоязычный выпуск «Купола и арки» на удобной платформе.
[Поддержите нас]
YouTube
Domes and arches: how they work?
The stones from which the arch is assembled are supported by their own weight, and this structure is very stable. The dome is a three-dimensional arch and is even more robust.
Thank you for your interest in our work!
If you like what we do, please support…
Thank you for your interest in our work!
If you like what we do, please support…
#физика
В нашем новом ролике, который мы опубликуем на следующей неделе, мы проводим ряд на первый взгляд парадоксальных опытов с конденсатором, а потом все их объясняем.
А нашим подписчикам в Boosty предлагаем посмотреть выпуск «Где хранится заряд в конденсаторе?» прямо сейчас!
[Поддержите нас]
В нашем новом ролике, который мы опубликуем на следующей неделе, мы проводим ряд на первый взгляд парадоксальных опытов с конденсатором, а потом все их объясняем.
А нашим подписчикам в Boosty предлагаем посмотреть выпуск «Где хранится заряд в конденсаторе?» прямо сейчас!
[Поддержите нас]
#physics
#физика
Зачем дымовые трубы тепловых электростанций строят такими высокими? Правда ли, что чем выше труба, тем больше в ней тяга? Чтобы ответить на эти вопросы, сделаем сначала такой опыт: в сосуд с водой вставлены снизу две трубки, которые различаются только длиной — одна 10, а другая 30 см; одновременно открываем пробки, и по длинной трубке вытекло заметно больше воды, чем по короткой. В чём же тут дело?
Разберёмся с распределением давления внутри воды. В верхнем сосуде вода движется очень медленно, и на дне давление больше атмосферного на гидростатическое давление столба воды. Внутри трубки по всей её длине скорость воды не меняется в силу принципа непрерывности, значит равнодействующая всех сил, действующих на воду, должна быть равна нулю. Силу тяжести может компенсировать только направленная вверх сила давления, поэтому давление внутри трубки уменьшается снизу вверх. На выходе из трубки давление равно атмосферному, а на входе меньше атмосферного на гидростатическое давление столба воды внутри трубки. Значит, вода ускоряется за счёт перепада давлений на коротком участке вблизи входа в трубку.
Мы подсоединили к трубке четыре выхода четырёхканального датчика давления и убедились, что чем выше точка, в которой измеряется давление, тем сильнее оно падает, когда по трубке вытекает вода. Правда, падение давления оказалось в три раза меньше расчётного, потому что в нашей простой модели мы не учли вязкость воды. В тонкой трубке вязкие силы становятся значительными и также удерживают вес воды.
В дымовой трубе происходят похожие процессы, только теперь вместо воды, текущей вниз, нагретый в топке воздух поднимается по трубе вверх. Будем считать, что он не успевает остыть, а давление воздуха будем сравнивать с давлением на верхнем срезе трубы. На входе в топку давление больше на величину гидростатического давления столба холодного воздуха. А на входе в трубу давление больше на величину гидростатического давления столба менее плотного горячего воздуха. Возникшая из-за различия плотностей холодного и горячего воздуха разность давлений и разгоняет воздух. Воздух в трубе не должен быть слишком горячим, иначе мы будем отапливать улицу. Для разности температур порядка 100 градусов плотности различаются примерно на 1/3 плотности холодного воздуха, что даёт разность давлений всего 4 паскаля на метр трубы. Но и плотность воздуха невелика, и за счёт этой небольшой разности давлений в трубе высотой 10 метров воздух будет двигаться со скоростью порядка 10 м/с.
Получается, что труба мощной ГРЭС высотой 100 метров создаёт тягу в 400 Па или 3 миллиметра ртутного столба — это почти в 10 раз меньше давления, которое мы создаём своими лёгкими, когда надуваем воздушный шарик. Так что трубы строят такими высокими не для того, чтобы создавать большую тягу или разгонять воздух до больших скоростей, а для того, чтобы рассеивать продукты сгорания топлива на как можно большую площадь.
Смотрите наш новый англоязычный ролик «How does chimney draft occur?» и не забывайте ставить лайки!
P.S. По данной ссылке можно посмотреть русскоязычный выпуск «Как возникает тяга в дымовых трубах?» на удобной платформе.
[Поддержите нас]
#физика
Зачем дымовые трубы тепловых электростанций строят такими высокими? Правда ли, что чем выше труба, тем больше в ней тяга? Чтобы ответить на эти вопросы, сделаем сначала такой опыт: в сосуд с водой вставлены снизу две трубки, которые различаются только длиной — одна 10, а другая 30 см; одновременно открываем пробки, и по длинной трубке вытекло заметно больше воды, чем по короткой. В чём же тут дело?
Разберёмся с распределением давления внутри воды. В верхнем сосуде вода движется очень медленно, и на дне давление больше атмосферного на гидростатическое давление столба воды. Внутри трубки по всей её длине скорость воды не меняется в силу принципа непрерывности, значит равнодействующая всех сил, действующих на воду, должна быть равна нулю. Силу тяжести может компенсировать только направленная вверх сила давления, поэтому давление внутри трубки уменьшается снизу вверх. На выходе из трубки давление равно атмосферному, а на входе меньше атмосферного на гидростатическое давление столба воды внутри трубки. Значит, вода ускоряется за счёт перепада давлений на коротком участке вблизи входа в трубку.
Мы подсоединили к трубке четыре выхода четырёхканального датчика давления и убедились, что чем выше точка, в которой измеряется давление, тем сильнее оно падает, когда по трубке вытекает вода. Правда, падение давления оказалось в три раза меньше расчётного, потому что в нашей простой модели мы не учли вязкость воды. В тонкой трубке вязкие силы становятся значительными и также удерживают вес воды.
В дымовой трубе происходят похожие процессы, только теперь вместо воды, текущей вниз, нагретый в топке воздух поднимается по трубе вверх. Будем считать, что он не успевает остыть, а давление воздуха будем сравнивать с давлением на верхнем срезе трубы. На входе в топку давление больше на величину гидростатического давления столба холодного воздуха. А на входе в трубу давление больше на величину гидростатического давления столба менее плотного горячего воздуха. Возникшая из-за различия плотностей холодного и горячего воздуха разность давлений и разгоняет воздух. Воздух в трубе не должен быть слишком горячим, иначе мы будем отапливать улицу. Для разности температур порядка 100 градусов плотности различаются примерно на 1/3 плотности холодного воздуха, что даёт разность давлений всего 4 паскаля на метр трубы. Но и плотность воздуха невелика, и за счёт этой небольшой разности давлений в трубе высотой 10 метров воздух будет двигаться со скоростью порядка 10 м/с.
Получается, что труба мощной ГРЭС высотой 100 метров создаёт тягу в 400 Па или 3 миллиметра ртутного столба — это почти в 10 раз меньше давления, которое мы создаём своими лёгкими, когда надуваем воздушный шарик. Так что трубы строят такими высокими не для того, чтобы создавать большую тягу или разгонять воздух до больших скоростей, а для того, чтобы рассеивать продукты сгорания топлива на как можно большую площадь.
Смотрите наш новый англоязычный ролик «How does chimney draft occur?» и не забывайте ставить лайки!
P.S. По данной ссылке можно посмотреть русскоязычный выпуск «Как возникает тяга в дымовых трубах?» на удобной платформе.
[Поддержите нас]
YouTube
How does chimney draft occur?
The clip discusses the analogy between the flow of water from a vessel down a vertical pipe and the creation of a draught in a chimney through which hot air rises upwards.
Keywords: Archimedes' law, Bernoulli's principle, continuity principle, air density…
Keywords: Archimedes' law, Bernoulli's principle, continuity principle, air density…
#физика
Четыре года назад мы сняли три ролика под общим названием «Где хранится заряд в конденсаторе». Казалось бы, из школьного курса физики всем известно, что заряд конденсатора распределён по поверхности его обкладок. Однако такое представление не позволяет объяснить результаты целого ряда опытов. И вот теперь мы возвращаемся к этой теме и наконец-то готовы последовательно всё разъяснить!
Опыты проводились с плоским конденсатором, между обкладками которого помещался лист лавсана толщиной 0,1 мм. Зарядим конденсатор до напряжения 10 киловольт, снимем верхнюю обкладку, уберём лавсан и замкнём обкладки — никакого разряда не происходит, как будто конденсатор не был заряжен! Вернём лист лавсана на место, снова соберём конденсатор и замкнём обкладки — и теперь между ними проскакивает сильная искра! Значит, заряды в нашем конденсаторе действительно каким-то образом удерживаются на поверхности лавсана.
Диэлектрическая проницаемость лавсана равна 3, так что напряжённость электрического поля внутри тонкого воздушного зазора между обкладками конденсатора и листом лавсана при напряжении 10 кВ составляет 3 мегавольта на сантиметр — много больше напряжённости, при которой происходит пробой воздуха! Поэтому здесь загорается коронный разряд, который и переносит весь заряд с обкладок на поверхность лавсана. Положительные и отрицательные заряды с разных сторон листа лавсана притягиваются друг к другу и остаются на нём и после разборки конденсатора. Снаружи листа также имеется электрическое поле, которое гораздо слабее внутреннего, но обеспечивает ту же самую разность потенциалов 10 киловольт между его двумя сторонами. И когда мы возвращаем обкладки на место, они оказываются под разными потенциалами. При замыкании потенциалы стремятся выровняться, что приводит к переносу зарядов — между обкладками начинает течь ток. Обкладки заряжаются, в воздушных зазорах снова возникает большое электрическое поле, загорается коронный разряд, который теперь переносит заряды с лавсана на обкладки, и в итоге все заряды нейтрализуются — конденсатор разрядился.
Подобные опыты проводил ещё в середине XVIII века Бенджамин Франклин с лейденской банкой. Это была обычная стеклянная банка, наполненная водой, которая ставилась на свинцовый лист, а внутрь банки вставлялся металлический стержень с разрядником. Франклин заряжал этот конденсатор, затем выливал «наэлектризованную» воду и наливал вместо неё обычную воду из чайника. Прикоснувшись к стержню, он всё равно ощущал электрический разряд. Из этого Франклин сделал вывод, что электричество хранится не в воде, а в стекле. В нашем давнем ролике такого опыта не было, и на этот раз мы его воспроизвели.
А дальше вас ждут ещё четыре не менее удивительных опыта, смотрите их в нашем новом ролике «Где хранится заряд в конденсаторе?», разгадывайте вместе с нами загадки электростатики и не забывайте ставить лайки!
P.S. По данной ссылке можно посмотреть выпуск «Где хранится заряд в конденсаторе?» на удобной платформе.
[Поддержите нас]
Четыре года назад мы сняли три ролика под общим названием «Где хранится заряд в конденсаторе». Казалось бы, из школьного курса физики всем известно, что заряд конденсатора распределён по поверхности его обкладок. Однако такое представление не позволяет объяснить результаты целого ряда опытов. И вот теперь мы возвращаемся к этой теме и наконец-то готовы последовательно всё разъяснить!
Опыты проводились с плоским конденсатором, между обкладками которого помещался лист лавсана толщиной 0,1 мм. Зарядим конденсатор до напряжения 10 киловольт, снимем верхнюю обкладку, уберём лавсан и замкнём обкладки — никакого разряда не происходит, как будто конденсатор не был заряжен! Вернём лист лавсана на место, снова соберём конденсатор и замкнём обкладки — и теперь между ними проскакивает сильная искра! Значит, заряды в нашем конденсаторе действительно каким-то образом удерживаются на поверхности лавсана.
Диэлектрическая проницаемость лавсана равна 3, так что напряжённость электрического поля внутри тонкого воздушного зазора между обкладками конденсатора и листом лавсана при напряжении 10 кВ составляет 3 мегавольта на сантиметр — много больше напряжённости, при которой происходит пробой воздуха! Поэтому здесь загорается коронный разряд, который и переносит весь заряд с обкладок на поверхность лавсана. Положительные и отрицательные заряды с разных сторон листа лавсана притягиваются друг к другу и остаются на нём и после разборки конденсатора. Снаружи листа также имеется электрическое поле, которое гораздо слабее внутреннего, но обеспечивает ту же самую разность потенциалов 10 киловольт между его двумя сторонами. И когда мы возвращаем обкладки на место, они оказываются под разными потенциалами. При замыкании потенциалы стремятся выровняться, что приводит к переносу зарядов — между обкладками начинает течь ток. Обкладки заряжаются, в воздушных зазорах снова возникает большое электрическое поле, загорается коронный разряд, который теперь переносит заряды с лавсана на обкладки, и в итоге все заряды нейтрализуются — конденсатор разрядился.
Подобные опыты проводил ещё в середине XVIII века Бенджамин Франклин с лейденской банкой. Это была обычная стеклянная банка, наполненная водой, которая ставилась на свинцовый лист, а внутрь банки вставлялся металлический стержень с разрядником. Франклин заряжал этот конденсатор, затем выливал «наэлектризованную» воду и наливал вместо неё обычную воду из чайника. Прикоснувшись к стержню, он всё равно ощущал электрический разряд. Из этого Франклин сделал вывод, что электричество хранится не в воде, а в стекле. В нашем давнем ролике такого опыта не было, и на этот раз мы его воспроизвели.
А дальше вас ждут ещё четыре не менее удивительных опыта, смотрите их в нашем новом ролике «Где хранится заряд в конденсаторе?», разгадывайте вместе с нами загадки электростатики и не забывайте ставить лайки!
P.S. По данной ссылке можно посмотреть выпуск «Где хранится заряд в конденсаторе?» на удобной платформе.
[Поддержите нас]
YouTube
Где хранится заряд в конденсаторе?
Мы проводим ряд удивительных опытов с разборным конденсатором из двух больших пластин с тонкой пластиковой прокладкой между ними, подавая не него при зарядке постоянное напряжение 10 кВ, а потом все их объясняем.
----------------------------------------…
----------------------------------------…
#закадром
Предлагаем разгадать очередную установку для нашего нового эксперимента. Как думаете, для чего такая конструкция предназначена?
Предлагаем разгадать очередную установку для нашего нового эксперимента. Как думаете, для чего такая конструкция предназначена?