Классическая механика – физик Кирилл Половников
Как Галилей экспериментально подтвердил 1-й закон Ньютона ещё до его формулировки? Как развивалась классическая механика? Какой вклад сделали Галилео Галилей и Исаак Ньютон в её развитие? Как звучат законы классической механики? Рассказывает Кирилл Половников, кандидат физико-математических наук, популяризатор науки, стипендиат фонда «Династия».
Отец и сын
В 1906 году Джозеф Джон Томсон получил Нобелевскую премию по физике за демонстрацию того, что электрон является элементарной частицей, а в 1937 году его сын Джордж Паджет Томсон получил Нобелевскую премию за то, что показал, что электрон может быть волной.
Больше околонаучного на канале https://t.me/everScience.
Потанцуем? Занимательная физика
Кто сказал о том, что физика - это трудная наука️
Такую красоту можно получить при помощи магнита и тонера.
Тонер – химический порошок, состоящий из смолы и железа, используется в лазерных принтерах️.
Просто немного хороших анекдотов
Физик-ядерщик – это лишь кучка атомов, изучающая саму себя.
***
Умер Альберт Эйнштейн. На том свете его встретил лично Бог:
– Ты был очень выдающимся человеком. Скажи мне, чего ты хочешь?
– Я хочу увидеть Формулу Вселенной.
Господь показывает формулу.
Эйнштейн:
– Но... В ней, кажется, есть ошибка!
– Я знаю, - отвечает Бог.
***
Если Бог – это Программист, то задача физиков – посмотреть исходники.
***
Всё относительно. Катастрофа "Титаника" была чудесным спасением для лобстера, лежащего на корабельной кухне.
***
Хаос – это разновидность порядка, правила которого ещё не изучены.
***
У физиков-ядерщиков в работе есть одна особенность. Если они всё делают правильно – никто ничего не замечает. Если неправильно – замечать будет некому.
***
Студенты в аудитории ждут преподавателя – пожилого профессора астрофизики. Профессор медленно заходит, с торжественно печальным видом проходит на своё место, долго смотрит на студентов, вздыхает и говорит:
– Что же, судя по всему, настало время попрощаться.
Студенты в ступоре.
Профессор продолжает:
– Видите ли… У меня в обсерватории есть старые часы. Им больше двухсот лет. И до сегодняшнего дня они шли безупречно всё это время. Но сейчас они остановились. Это – верная примета. Наступил Конец Света.
Тишина. Потом кто-то из студентов ухмыляется, кто-то вздыхает. Начинаются крики:
– Профессор, с вами всё в порядке?
– Вы что, верите в приметы?!
– И что это за примета такая про часы?
– Что происходит?
– Это типа шутка?
Постепенно все студенты успокаиваются и начинают смеяться.
Профессор снова вздыхает:
– Вы не понимаете... Это же солнечные часы.
***
Раз в пятнадцать миллиардов лет физики собираются и строят Большой Адронный Коллайдер.
***
К ректору приходит декан физфака и даёт смету на покупку нового оборудования для лабораторий. А там – очень много всего.
Ректор вздыхает:
– Ну почему вам, физикам, всегда так много надо? Вот математикам нужны только карандаши, бумага и ластики.
Потом подумал и добавил:
– Хотя философы – ещё лучше. Им даже ластики не нужны...
***
Один состоятельный любитель скачек позвал биолога, математика и физика, дал им по миллиону рублей и попросил придумать, как всё время точно рассчитывать, какая лошадь придёт к финишу первой.
Через месяц учёные возвращаются с результатом.
Биолог:
– Я составил методику, пользуясь которой, можно на основе данных об организмах лошадей с большой долей вероятностью определить победителя.
Математик:
– Я вывел алгоритм, основанный на статистике предыдущих забегов, он позволяет с высокой точностью предположить, кто выиграет в этот раз.
Физик:
– Мне нужно ещё три года времени, два ассистента, пятьдесят миллионов рублей и новая лаборатория, но у меня уже готовы результаты для сферических коней в вакууме.
***
Профессора математики спрашивают:
– Скажите, вы пойдёте на выборы?
– Нет, согласно теории вероятности, мой голос ничего не изменит.
– Так, а если все будут такие же умные?!
– Нет, согласно теории вероятности, не будут.
***
Идут по улице константа и экспонента. Константа вдруг вздрагивает и начинает убегать.
Экспонента:
– Что случилось?!
– Беги, там оператор дифференцирования идёт.
Экспонента спокойно идёт дальше. Оператор подходит ближе.
– Я тебя не боюсь. Я - экспонента.
Оператор:
– А я - d/dy.
***
Профессор:
– Так, а если я вас попрошу назвать сумму этого ряда, что вы сделаете?
Студент:
– Повешусь!
Профессор:
– Правильно. Он не сходится.
***
Математик рассказывает другу:
– Недавно услышал, что в театре будет концерт камерного оркестра. Заинтересовался. Сходил.
– И как?
– Тривиальный случай: k = 3.
***
Прапорщик:
– Если вам вдруг потребуется узнать длину какой-либо окружности, то можно воспользоваться, например, ремнём от автомата, расположив его по этой окружности и затем измерив.
Рядовой:
– Но ведь можно просто измерить диаметр и умножить на π.
– Товарищ рядовой, подумайте, что говорите. Где вы в полевых условиях возьмёте π?!
Очевидное и невероятное о Петре Капице
Сегодня исполняется 127 лет со дня рождения выдающегося учёного-физика, академика, директора Института физических проблем АН СССР, дважды Героя Социалистического труда, лауреата Государственных премий СССР, кавалера шести орденов Ленина, лауреата Нобелевской премии 1978 года (за открытие явления сверхтекучести жидкого гелия) Петра Леонидовича Капицы (1894-1984).
Помимо перечисленных регалий, Капица был членом многих зарубежных академий наук и научных обществ, членом совета Тринити-колледжа и членом Лондонского королевского общества, а в 1933 году Пётр Леонидович возглавил лабораторию им. Монда Королевского общества, специально созданную для проведения работ под руководством нашего учёного.
В разное время Пётр Капица работал в Кембридже под руководством Резерфорда и входил в состав Спецкомитета по советскому атомному проекту, которым руководил Лаврентий Берия. На счету Петра Леонидовича - множество важнейших научных открытий и исследований, работа за рубежом и в ключевых отечественных научных институтах и проектах, и это при том, что были периоды, когда его профессиональное будущее было неопределённым, а сам учёный оставался без работы и в немилости у государства...
Кстати, по словам сына учёного, Сергея Петровича Капицы, полученную Нобелевскую премию отец полностью оставил себе (положил на своё имя в один из шведских банков) и ничего не отдал государству.
Предлагаю посмотреть прекрасно сделанный документальный фильм "Рассказы про Петра Капицу", который раскроет некоторые страницы жизни и деятельности выдающегося учёного...
ТО Экран, 1979. Источник: канал на YouTube «Советское телевидение. Гостелерадиофонд России», www.youtube.com/c/gtrftv
Если вы профи в своем деле — покажите!
Такую задачу поставил Little.Bit пикабушникам. И на его призыв откликнулись PILOTMISHA, MorGott и Lei Radna. Поэтому теперь вы знаете, как сделать игру, скрафтить косплей, написать историю и посадить самолет. А если еще не знаете, то смотрите и учитесь.
Плоские макароны закрутили при помощи поверхностных канавок
Скручивание макаронины в кипящей воде из-за текстуры, нанесенной на ее поверхность
Физики научились программировать форму готовой пасты, выдавливая канавки на поверхности плоского сырого изделия, и теоретически описали механизм трансформации таких макарон в воде. Результаты экспериментов и компьютерных симуляций могут помочь в пищевой промышленности: пресс-формы позволят получать большое разнообразие форм, а хранение изделий в плоском виде сэкономит около 60–90 процентов объема упаковок, который обычно заполнен воздухом. Статья опубликована в журнале Science Advances.
Пластик, используемый при упаковке пищи, составляет сегодня существенную долю отходов на свалках (например, в США — является основным источником отходов). В связи с этим важно оптимизировать способы хранения продуктов — в частности, стремиться разумно использовать объем упаковки, не производя лишнего пластика.
Один из типов пищевых продуктов, которые требуют такой оптимизации, — объемные формы пасты: упаковки этих изделий, как правило, более чем наполовину заполнены воздухом, а сами трехмерные макароны становятся более хрупкими по сравнению с плоскими формами и чаще ломаются при транспортировке.
Возможное решение состоит в том, чтобы «программировать» изделия так, чтобы при хранении паста оставалась плоской, а во время приготовления — самопроизвольно принимала нужную форму. Делать это можно по-разному — например, в 2017 году физики использовали для этого два слоя желатина, которые впитывали влагу с разной скоростью и заставляли пасту изгибаться в форму, определяемую расположением дополнительно нанесенных полосок целлюлозы.
Тем не менее, до недавнего времени в подобные исследования, как правило, проводились эмпирически и не предоставляли количественных моделей (которые нужны для проектирования формы изделий), а также ограничивались небольшим набором простых форм.
Физики из Китая, Сингапура и США под руководством Вэнь Ван (Wen Wang), Линин Яо (Lining Yao) из Университета Карнеги — Меллона и Тэн Чжан (Teng Zhang) из Сиракузского университета рассмотрели другой способ достичь самопроизвольной деформации пасты — вместо того, чтобы делать изделия многослойными, авторы создавали текстуру из небольших канавок на одной из сторон их поверхности.
Для экспериментов ученые изготовили тесто из манной муки и лепили из него плоские образцы сантиметровых размеров и двухмиллиметровой толщины. После этого исследователи вдавливали (как автоматически, так и вручную) в эти образцы заранее изготовленные на 3D-принтере пресс-формы, чтобы создать на поверхности изделий небольшие (порядка миллиметра в глубину и ширину) канавки. После этого образцы в течение 20 минут хранились на открытом воздухе, чтобы обеспечить стабильное протекание опытов.
При погружении в воду паста постепенно изгибалась ровной стороной наружу, поскольку из-за канавок диффузия протекала с разной скоростью в разных областях изделий, и те набухали неравномерно. Расположение канавок под углом друг к другу и краям образца позволяло регулировать итоговую форму пасты.
Чтобы детальнее изучить механизмы и закономерности, которые сопутствуют искривлению пасты, физики также использовали плоские полоски из полидиметилсилоксана (ПДМС) длиной и шириной порядка единиц–десятков сантиметров. Свойства этого полимера хорошо изучены, что позволило проводить численные симуляции процесса диффузии, а текстурой на поверхности такого материала можно управлять с большей точностью, чем для пищевого теста — благодаря этому ученые могли отслеживать зависимость искривления образцов от параметров канавок на их поверхностях.
Результаты симуляций (слева) и опытов (справа) по приготовлению пасты для разных форм. Масштабный отрезок — 1 сантиметр
В результате авторам удалось придать пасте и ПДМС около десятка различных форм, включая формы с ненулевой гауссовой кривизной. Оказалось, что на достижение целевой формы уходит порядка сотен секунд (в экспериментах с пастой — от трех до тринадцати минут), кривизна изделия обратно пропорциональна периоду нанесения канавок (то есть сумме ширины одной впадины и расстояния между соседними впадинами), а для спиралевидных форм расстояние между соседним витками увеличивается с уменьшением угла между полосками канавок и продольной границей образца. Кроме того, по оценкам ученых, представленные в работе текстуры позволят сохранить 59–86 процентов объема продуктовых упаковок.
Изменение формы образцов из ПДМС с течением времени. Масштабные отрезки — 1 сантиметр
Авторы отмечают, что прогнозы компьютерных симуляций качественно совпали с результатами реальных опытов, что может оказаться полезным для дальнейшего проектирования форм пасты в пищевой промышленности, однако для точных численных моделей требуется более тщательный анализ свойств пищевого материала — в частности, вязкопластичности, пороупругости и вязкоупругости.
За последнее время макаронные изделия не впервые привлекают внимание физиков — в 2018 году мы рассказывали о том, как они научились ломать спагетти пополам, а в 2020 — как разобрались в сгибании изделий во время приготовления.