Друзья, не так давно я размещал статью на Вомбате про эффект памяти формы. Явление довольно интересное - фактически мы нагреваем металлический образец, а он мгновенно меняют свою форму. Со стороны выглядит как магия, причём особая и уличная. Таких видео достаточно в интернете, но вот развернутого описания физики эффекта практически нигде нет. Что же, я решил попробовать сделать интересное и информативное обучающее видео по этому вопросу. Смотрите, лайкайте, подписывайтесь! 

Как вы наверное помните, основным выводом Гейзенберга было, что нельзя одновременно точно определить положение частицы и её импульс. На этом представлении строится вся современная физика.

Волночастица в работеВпервые введенный в 1927 году немецким физиком Вернером Гейзенбергом принцип гласит, что чем точнее определено положение некоторой частицы, тем менее точно ее импульс может быть предсказан из начальных условий, и наоборот.

Утверждение это довольно сложно проанализировать, если воспринимать частички только лишь как физические тела, похожие на мячики, но мы-то с вами знаем, что в квантовой физике всё кверху ногами и логика упирается в волновую природу. Коротко и понятно - это значит только одно. Вся квантовая физика держится на вероятности и не может быть точной в подразумеваемом нами смысле.

Пару слов про аттосекундную физику

Между тем, недавно нобелевская премия в области физики была вручена за разработку методики, способной работать с минимальными временными интервалами или аттосекундами.

Какой-то дурацкий комикс, но есть величина аттосекунды

Аттосекундная физика интересна тем, что при рассмотрении минимального интервала в поведении частичек (да и при рассмотрении прочих процессов) появляются детерминированные (строго определённые состояния).

В конечном итоге, любую прямую можно описать как набор точек, которые расположены друг за другом вдоль одной линии, а любая волна в море может быть рассмотрена как положение конкретной молекулы в строго обозначенной точке с конкретными характеристиками.

Догадались к чему идёт дело?

Нобелевская премия сломала принцип Гейзенберга?

Если раньше Гейзенберг исходил из того, что волна есть некоторый непрерывный интервал и где-то там проявляются свойства частицы, которые ещё и не возможно точно измерить, то тут картина резко меняется.

Довольно неплохая иллюстрация логики происходящего

Ученые в области сверхбыстрой «фотографии» субатомного мира научились фиксировать мгновенное состояние системы.

Энн Л'Уилье из Франции придумал как создать ультракороткие лазерные вспышки, а Пьер Агостини из Франции и Ференц Крауш из Австрии независимо друг от друга применили эту технологию на практике.

В обычных случаях это означает, что систему можно "заморозить" и получить такие состояния частицы, которые раньше мы не могли себе даже и представить. Варианты можно ожидать тут самые разные и да, это совершенно неизведанная для физиков территория.

Значит ли это, что теперь и принцип Гейзенберга не имеет никакого смысла? Всё относительно.

Логика аттосекунд и Гейзенберг

Да, систему теперь и правда можно зафиксировать. Да, из волны, которая описывает состояние электрона (теоретически) можно теперь выделить конкретное состояние и представить это как точное описание частицы в конкретный момент. Но важно правильно понимать это физически.

Гейзенберг действительно вряд ли ожидал, что аттосекундные периоды для длин волн в нанометрах будут когда-нибудь технологически разрешимы.

Но, вероятнее всего, такие технологии его скорее бы порадовали. Говорить о том, что новая физика опровергает его идеи не совсем правильно.

Даже если Гейзенберг не прав сейчас, то он прав был тогда

Во-первых, интервалы хоть и короткие...Но насколько они короткие? Далеко не факт, что сверхбыстрые фотографии опять-таки фиксируют не интервал времени, а "единичное квантовое состояние". Это утверждение в корне ломает все доводы о неправоте Гейзенберга. Поэтому, если это всё-таки интервал, то говорить о возможности измерить всё сразу опять нельзя.

Во-вторых, смею предположить, что Гейзенберг и не стремился особенно сильно упираться в свой же постулат. Вероятнее всего, главная ценность этой системы - обозначить, что на момент времени (!!!), когда работал Гейзенберг, физика не может точно измерить и координату, и импульс, а вся квантовая логика принципиально отличается от классической физики. Само собой, что если бы Гейзенберг на тот момент знал про аттосекунды, то он, вероятно, строил бы логику совсем иначе.

Собственно, мне не доводилось пока видеть авторитетные научные работы, где логика принципа неопределенности проверялась бы по новым методикам, поэтому если у вас есть ссылки на такие статьи, то оставляйте их в комментариях.

⚡ Обязательно подпишитесь на Telegram проекта и читайте эксклюзивные статьи! Обновления каждый день!

Сейчас частенько можно услышать, что тот или иной материал с эффектом памяти формы научились использовать очередным перспективным образом. В большинстве случаев, про «память формы» многие вычитывают в описании какого-нибудь умного матраса или подушки для сна. Такой матрас принимает форму тела пользователя и потом тело поддерживается в удобном состоянии.

Но на самом деле эффект памяти куда более интересный, если рассматривать его с позиции материаловеда.

Чаще всего эффект демонстрируют на примере проволоки из сплавов титана с никелем. Это лишь самый простой вариант демонстрации и на практике память формы наблюдается у разных материалов, в том числе и полимерных. Но, традиционно для моих заметок, разбирать подобные эффекты на металлах проще всего.

Опыт простой. Берем проволоку из титана-никеля, которая скручена в пружинку, нагреваем зажигалкой эту пружинку и видим, что спираль начала распрямляться и опять стала ровной проволоченной.

После остывания проволока так и останется прямой. Холодный образец можно вновь скрутить и вновь распрямить зажигалкой. Причём, форму можно придать абсолютно любую. Скажем, можно сделать импровизированную скрепку, которая при нагревании опять станет прямой.

Главный вопрос, который следует из опыта, тут логичен - что такое происходит с этой проволокой и что это за особая уличная магия?

Для объяснения эффекта нужно иметь общее представление о кристаллической структуре металлов и о процессе закалки. Давайте вспомним самые основы. Попрошу тут не придираться к формулировкам, так как хочется адаптировать текст для самых разных читателей с самыми разными уровнями знаний по теме.

Металлы в обычном состоянии имеют кристаллическую структуру и кристаллическую решётку. Кристаллической решеткой называется мнимая конструкция, которую мы можем изобразить, если в пространстве соединим атомы элемента друг с другом линиями.

При этом атомы металла будут расположены в точках пересечения этих мнимых линий или, как это называется более правильно, в узлах решётки. Та часть, которая регулярно повторяется, будет называться элементарной ячейкой решётки. И так всё здорово будет до тех пор, пока речь идёт о чистом компоненте.

Если сплавить два металла вместе, то атомам второго компонента сплава тоже нужно где-то расположиться. У второго компонента, как правило, есть собственная кристаллическая структура, но пока оба компонента системы жидкие, атомы спокойно сосуществуют друг с другом, как хлопья разного типа в молоке.

Когда система начинает затвердевать или кристаллизоваться, то атомам второго компонента нужно найти для себя место. При этом основной компонент старается доминировать и его атомы образуют уверенные каркасы, обладая высокой энергией связи. Примесные атомы стараются занять оставшиеся свободные места.

Система уравновешивается в некоторой конфигурации и атомы второго компонента пытаются позанимать вакантные места в новой кристаллической решетке.

Теперь представим себе, что такой двухкомпонентный сплав мы нагрели и видим, что атомы и первого, и второго компонентов пытаются начать интенсивное тепловое движение. Если остудить это великолепие с нормальной скоростью, то система вернется к равновесному состоянию.

Зато вот если охлаждать сплав резко, то второй компонент не успеет распределиться стандартным образом и будут образовываться новые конструкции. Такая структура может называться, например, мартенсит, а процесс именуется закалкой.

Структура после закалки обычно напряжена и напоминает что-то типа сжатой пружины в ящике. Атомы уже не могут свободно двигаться, а сам ящик становится твёрже. Поэтому, повышаются хрупкость и ломкость.

В некоторых случаях наблюдается интересное явление, которое, как раз-таки и свойственно сплавам титана и никеля.

Структуры, образованные в результате закалки, остаются относительно подвижными. Закаленная проволока из такого сплава хоть и имеет мартенситную структуру, но обладает ещё и памятью формы.

Если мы деформируем такой сплав после закалки (распрямление проволоки из примера), то иглы в структуре закаленного сплава не разрушатся, а просто поменяют конфигурацию. Где-то сместятся, а где-то начнут распрямляться.

Тот стресс, который структура испытала при закалке и та конфигурация, которая получилась при процессе, требовала большой энергии. Эта энергия была отнята у системы с помощью резкой охлаждения. Пока не проведется, например, длительный отжиг для нормализации получившейся структуры, именно конфигурация с иглами станет равновесной. Система будет стремиться к ней.

При простой механической деформации иглы не сломаются и не перестроятся, а пластично деформируются. Этим и отличаются сплавы с памятью формы. В распрямленном образце будет происходить борьба между механическим удержанием каркаса структуры и попыткой системы вернуться к зафиксированному виду после закалки. Когда это только лишь механическая деформация, то напряжений недостаточно и образец остается прямым. Зато если начать его нагревать, то в работу вступают диффузионные процессы.

Эти диффузионные процессы первым делом не заставят структуру вернуться к самой ранней модификации, а потянут её к варианту "после закалки". Иглы мартенсита, деформируемые механическим образом, начнут возвращаться к закаленной конфигурации. Это будет проявляться, как обратное скручивание в форму пружинки. Исходя из схемы чуть выше, стоило бы рассматривать только нижние два состояния.

Подобные сюрпризы, которые появляются при работе внутренних напряжений и температур, могут происходить в самых разных случаях и с разными материалами. Например, на ранних автомобилях сформованная торпеда из полимерного материала выворачивалась обратно при воздействии сильного нагрева из-за стремления вернуться к форме обычного листа. Причем, сворачивалась вместе со всем оборудование. Это было настоящим сюрпризом для разработчиков, которые не учли этот эффект. Ну и для владельцев легковушек.

⚡ Если вам нравятся мои статьи и вы хотели бы поддержать развитие проекта, то прошу подписаться на мой Telegram-канал про изобретения и методики креативного мышления. Нужно набрать 2000 подписчиков и будет здорово!

Ну и на Вомбате подписывайтесь ;)!

Множество рассуждений на тему физического мироустройства приводят к тому, что всё вокруг, в конечном итоге, состоит из информации и энергии. Тут можно привести невероятное количество примеров и все постоянные читатели канала наверняка помнят, что неоднократно мы приходили именно к такому выводу.

Возьмите, например, материю. Материя часто описывается как энергия, которая приобрела некоторую форму. По одной из концепций квантовое поле постоянно вибрирует, а точки с большой амплитудой и высокой энергией (!) как раз-таки представляют собой частицу.

Энергия описывает возможность волны распространяться в пространстве или существовать то или иное физическое явление. Это базовая сущность.

К сожалению, ситуация такова, что для осмысления проблемы нужно от чего-то отталкиваться. Отталкиваться лучше от понятных и чётко сформулированных физических понятий и терминов. Одним таким кирпичиком в фундаменте физического миропонимания как раз-таки и является энергия.

Представьте себе, что есть пространство-время. По некоторым представлениям это как пустая комната, снабженная различными метриками - шириной, высотой и длиной, а также секундомером.

В этой локации могут происходить или не происходить события. Такая якобы пустая комната является холстом художника, где вырисовывается вся физика.

Очень удобно сравнивать это с компьютерной реальностью. Я всё детство провел за компьютером, сам разрабатывал игры, кодил и отлично ориентируюсь в виртуальной вселенной. Давайте попробуем использовать эту логику. Вероятно, она не самая правильная, но она кажется мне подходящей, да и физике она не противоречит.

Представьте себе редактор для видеоигры.

У вас есть 3+1 - мерное пространства-время - это пустое место, где можно разместить предметы из коллекции объектов. Есть набор скриптов для каждого объекта - это физические законы. Есть прочие свойства.

Материя, которая есть в этом редакторе - это картинка. Любой стол или человек тут есть картинка. Картинка состоит из точек. Точки эти упорядочены согласно коду объекта и выводятся в нужной форме и в нужных позициях. Поведение точки задаётся программной средой и внесенной функцией.

Занятно, что примерно также описывает материю теория поля. Любая частица есть колебание поля. Колебание поля в нужной точке. Само поле существует в пространстве-времени. Ну а частицы описываются функцией вероятности.

При этом есть крайне важная деталь. Если мы возьмем компьютер, то он подключен к сети. Он потребляет электрическую энергию.

Электрическая энергия преобразуется в двоичный код и в результате на экране выводится точка. Ловите связь? Точка в редакторе, выведенная на экране кодом, и есть энергия из розетки.

Электрическая энергия, которая в результате взаимодействия с полупроводниками и, подчиняясь составленному двоичному коду, приобрела такую форму.

Но в основе всего этого лежит только одно - ЭНЕРГИЯ, электрическая энергия в проводе из розетки.

Я предполагаю, что кварк или бозон, выведенный в пространстве времени в нужной точке подобно поведению системы в игре, есть такая же энергия (которая непонятно откуда взялась), прошедшая взаимодействие с некоторой информационной матрицей пространства-времени и ставшая вполне себе физической материей.

У этой материи есть свойства, которые задаются программным движком или, в нашем случае, пространством-временем. Они выражаются, например, в том, что тяжелое падает, когда есть гравитация и так далее.

Так или иначе, энергия не является чем-то, что можно чётко и однозначно описать и остаётся той самой отправной точкой, с которой начинается вся физика.

⚡ Обязательно подпишитесь на Telegram проекта и читайте эксклюзивные статьи! Обновления каждый день!

Наверное не станет новостью, что внутри атома таится огромная энергия. Вот только где там она таится?

Для того, чтобы ответить на этот вопрос, нужно хотя бы примерно представлять себе строение атома. Тут стоит отметить, что как таковое реальное устройство атома не известно даже физикам, но есть вполне себе рабочая модель. Её изучают в школе и давайте её вспомним.

Атом состоит из ядра. Вокруг ядра располагаются электроны. По современным представлениям электроны располагаются в атоме не как планеты вокруг Солнца, а находятся в некотором облаке и имеют там вероятностное расположение. Но нас сейчас интересует ядро атома. Та энергия, которую мы получаем из атома, прячется именно в ядре.

Достаточно вспомнить, что ядро атома состоит из нуклонов. Это протоны и нейтроны. Протоны - это положительно заряженные субатомные частицы. Нейтроны - нейтральные.

Внутри ядра атома частицы, из которого оно состоит, удерживаются рядом друг с другом посредством сильного взаимодействия. Это одно из четырёх базовых физических взаимодействий.

Откуда энергия при распаде?

Протоны - это частицы, имеющие заряды одного знака. Мы помним, что одноименные заряды отталкиваются. Причём, отталкивание не то, чтобы слабое. При этом сильное взаимодействие способно удерживать отталкивающиеся протоны рядом и ядро будет вполне стабильным. Эти частицы "слипаются" друг с другом в момент термоядерного синтеза и поэтому силы отталкивания легко компенсируются запредельными температурами и внешним давлением. Это отдаленно можно сравнить с процессом установки пружины амортизатора. Если пружина пожата, то можно схватить её гайкой, а если она выпрямлена на всю длину, то процесс затруднительный. Термоядерный синтез тут - та внешняя сила, которая позволяет преодолевать кулоновское отталкивание и соединять протоны сильным взаимодействием.

В момент, когда ядро атома разваливается, силы кулоновского отталкивания высвобождаются и происходит выброс огромного количества энергии, которую мы потом и можем использовать.

Это, опять-таки, можно вполне успешно сравнивать с механикой. Представьте себе, что у вас есть пружина, которую вы зафиксировали гайкой и сжали. Если гайка оторвётся, то пружина высвободит свою потенциальную энергию, распрямится и может больно стукнуть по лбу. Сжатие пружины тут - это кулоновское отталкивание, которое высвободится при распаде ядра. Фиксация системы гайкой - это сильное взаимодействие между протонами.

Да и зачем так усложнять сравнение - вспомните, как в детстве вы ломали ветку или доску. Тянешь деревяшку на себя, она упруго изгибается. В какой-то момент происходит излом и слышен хруст. Характерный звук излома тут и есть высвобождение энергии, чем-то напоминающее процесс высвобождения силы отталкивания в атоме.

Следующий стандартный вопрос - как так получается, что силы электромагнитного характера (к которым относятся Кулоновские) и которые не являются сильными, порождают такое феноменальное количество энергии? Тут ответ ещё проще. Обратите внимание, что в качестве ядерного топлива используются тяжелые элементы с большим количеством протонов. И не только потому, что они иногда самопроизвольно испускают излучение. Важно количество протонов, которое распадается. Большое количество кулоновского отталкивания, пропорциональное количество протонов, позволяет получить невероятное количество энергии.

Откуда энергия при синтезе?

Интересно, что энергия может выделяться не только при распаде ядра, но и при его "сборке". Мы сейчас затрагиваем тему термоядерного синтеза.

В отличие от расщепления ядра, синтез в лабораторных условиях сейчас выполнить сложно. В научпоп статьях частенько проскакивает, что те или иные ученые запустили токомак и удалось добиться условий синтеза, но на этом пока всё заканчивается.

Основную проблему синтеза мы обозначили чуть выше - нужна невероятная температура и не менее невероятное давление. По сути нужно сжать плазму. Это делается с помощью магнитных полей. Они же удерживают плазму на месте. В этом случае происходит образование сильного взаимодействия.

В природе это обычно случается в результате "работы" звёзд.

Энергия при синтезе (как, в общем-то, и при распаде) обусловлена работой эффекта дефекта масс. Но попробуем обойти это более сложное понятие. Да и объяснение с приведением знаменитой формулы Эйнштейна не то, чтобы сильно понятное.

Наверное самое простое, но не самое корректное объяснение тут - понимание механизма образования связи между частицами. Об этом много говорят в курсе химии.

Протоны, которые сливаются в сильное взаимодействие, состоят из кварков. Соединяет протоны обмен частицами между кварками.

Говорим образно. Для того, чтобы соединить два протона друг с другом нужно израсходовать четыре связи. А у исходных частиц, образующих связь, есть по пять связей. Четыре будут израсходованы на соединение, а одна останется. Количество связей образуется тем, какой элемент мы синтезируем. "Свободная связь" - это и есть источник энергии в термоядерном синтезе.

Куда денется эта связь? Никуда, ведь частички соединяются друг с другом, исходя из расчёта 4 связи на элемент. Эта связь останется свободной и как раз-таки станет источником энергии при термоядерном синтезе. Она уйдёт из системы в виде тепловой энергии.

⚡ Обязательно подпишитесь на Telegram проекта и читайте эксклюзивные статьи!

Про сокращение длины при увеличении скорости сегодня широко известно. Во всех статьях упоминается это интересное явление и при построении описания той же теории относительности это явление чуть ли не самое главное.

Вот только нет ответа на главный вопрос - а что такое это сокращение длины с физической точки зрения и чем оно является? Ну и есть ещё более интересный вопрос про возможность измерить такое сокращение.

Само по себе явление, которое мы привыкли видеть в объяснениях, "растёт" из преобразований Лоренца. Не все знают, но преобразования эти существовали ещё до того, как Эйнштейн начал работу над теорией относительности. Он просто использовал эту логику в работе и ссылался на такие явления.

Пару слов про преобразования Лоренца

Преобразования Лоренца описывают те изменения, которые происходят в системе при увеличении её скорости. Там вам и длина сокращается, и время идёт иначе. Но вот что там про длину? Что происходит физически? Удивительно, но этот вопрос довольно широко обсуждается и не имеет однозначного ответа.

Обычно с таких картинок начинается путаница. Да не сжималась машина - это её проекция.

Что такое сокращение длины для простого обывателя? Взять гидравлический пресс, положить под него банку из Пепси и сжать её. Физически её длина уменьшается в несколько раз. Но будет ли такое "физическое сжатие" происходить с ракетой в космосе? Даже сам Лоренц говорил, что нет. Более того, в теориях отмечено, что все инерционные системы отсчёта равноправны, а значит и материальное сокращение длины есть неправильное понимание процесса.

Явление сокращения длины описывается преимущественно как специфика пространства-времени. Такие изменения связаны с относительностью.

Если мы стоим неподвижно на станции, а мимо пролетает поезд, то нам кажется, что поезд короче. Относительно нас поезд и правда короче. Но физически он не деформируется. Было бы забавно, если бы электричка уменьшалась пропорционально скорости.

Никто не сжимается?

Речь тут про изменения пространства и остальное относится скорее к мистификации процесса и явлений.

Наверное будет уместно привести пример. Представьте себе, что у вас есть клетчатый листок бумаги. Вы нарисовали на нем две клетки. При этом клетка имеет размер 1 см х 1 см. Вы сжали этот листок бумаги и клетка уменьшилась. Сам объект не претерпел материального сжатия. Просто изменились параметры координатного пространства. Это хорошо описывается в примере Эйнштейна про грозу и поезд.

Впрочем, тут можно сказать, что сжалось пространство вместе со всеми объектами. Подобно тому, как расширяется Вселенная, объем мог пропорционально и уменьшаться. Лоренц рассуждал об этом явлении в таком ключе.

Или всё-таки сжимается?

В одной из его заметок упоминается мысль, что в материальных объектах уменьшается расстояние между частичками без их непосредственного изменения. Но тогда это означает и материальное уменьшение в размерах?

Не совсем так. Всё-таки, даже если длина тут бы и реально уменьшилась, причиной было бы не сжатие объекта прессом, а изменение параметров пространства.

И тут мы, как практики, хотим измерить такое явление. Измерял ли кто-нибудь Лоренцово сокращение или нет? Тут нас ждёт отличный сюрприз.

Измерение Лоренцова сжатия

Измерить его невозможно. Если взять линейку и пойти измерять ракету, которая мчится по Вселенной, то сразу окажешься в системе отсчёта этой ракеты. В единой системе отсчёта пространство одинаково и никакого измерения сделать не получится. Значения будут такими же, как и при простом замере.

Измерить Лоренцово сжатие можно только из внешней системы отсчёта, а там мы сталкиваемся с проблемой изменения самого пространства из-за относительности. Как измерить длину поезда, который пролетел мимо пассажира на станции? Практически никак! Только разными косвенными способами.

Это приводит к одной единственной мысли. Сжатие материи при увеличении скорости есть скорее фигура мысли, чем реальный физический процесс. Прикладную ценность имеет не измерение сжатия материи, а умение описать специфику поведения пространства-времени. В процессе дальнейшего изучения вопроса вполне может оказаться, что Лоренцово сжатие есть просто удобный математический приём, который позволяет связать всё хоть в какую-то единую логику. Ведь даже сам Эйнштейна писал, что никакого реального физического сжатия нет, а пространство-время есть простая математическая модель.

Мораль простая - из-за излишней мистификации вопроса мы все неверно понимаем Лоренцовы преобразования и их истинную суть.

⚡ Поддержите пожалуйста проект и помогите собрать 2000 подписчиков на моём Telegram-канале про Изобретения. Там много интересного по теме науки, познания и ТРИЗ.

Три агрегатных состояния вещества, которые мы изучали на физике в школе, мягко говоря не отражают реальное многообразие возможных состояний материи в природе. Мы уже обсуждали такие штуки, как плазма или аморфное состояние. Говорили про невероятный конденсат Бозе‑Эйнштейна. Но на этом список не кончается!

Есть и ещё одно (или как минимум одно) очень интересное состояние вещества, которое называется сверхкритическая жидкость. Этого состояния не получится достичь простым кипячением воды в чайнике или прочими сподручными простыми методами.

Сверхкритическая жидкость может существовать только при высоких давлениях и высоких температурах.

Термин «критическая» выбран не случайно. Тут нужно вспомнить диаграммы фазового равновесия. Там, как это водится, обозначены все возможные фазы и всегда есть точка, которая называется критической. Выше этой точки и будет наблюдаться сверхкритическая жидкость. В самой точке пропадает различие между фазой жидкости и фазой газа.

Представьте себе обычную жидкость (пусть это будет вода), которая находится в некотором герметичном сосуде. Над поверхностью этой жидкости будет находиться воздух и некоторое количество водяного пара.

Если полностью откачать воздух над поверхностью воды, то в сосуде останется только жидкость и вакуум над ней. Очевидно, что некоторая часть имеющейся воды начнет парить и над поверхностью будет ещё и водяной пар. Рассматриваемая система будет состоять из пара от воды (без примесей воздуха) и жидкой воды.

При нагревании системы будет увеличиваться количество воды в парообразном состоянии, а вода в жидком состоянии расширится. Давление в ёмкости начнёт расти. При дальнейшем нагревании мы будем наблюдать ещё больший рост количества и объема газа и ещё большее увеличение объема воды с уменьшением её количества (переходом в газ). Плотность воды будет падать, а плотность газа над водой расти.

В какой‑то момент будет установлено равновесие между водой и паром над ней. Плотность воды станет равной плотности пара над ней, а структура будет одинаковой и равномерной.

Это и будет сверхкритическая жидкость.

Сверхкритической является жидкость, у которой «стёрто» различие между жидким агрегатным состоянием и газообразным агрегатным состоянием. Она имеет среднюю плотность для всей системы, а частицы располагаются таким образом, что эта конструкция имеет общие черты и с газом, и с жидкостью. Также это состояние называется «сверхкритический флюид».

Сверхкритическая жидкость — это уже не жидкость, но ещё и не газ.

На практике и без сосуда из примера, такое состояние может быть достигнуто только при соответствующем конкретному веществу давлении и температуре. Как правило, это очень высокие температуры и давления. При этом давление должно быть ниже, чем необходимо для перехода вещества в твёрдое агрегатное состояние.

Это состояние имеет множество практических прикладных применений. Встретить в природе такое состояние вещества можно, например, на других планетах, где сочетаний условий позволило превратить атмосферу в такое состояние.

На практике такая специфическая конструкция позволяет получать весьма специфические свойства. В итоге жидкость в сверхкритическом состоянии используется, например, в химчистках, так как обладает отличной активностью и легко разрушает пятна. В лабораторных экспериментах такое состояние тоже интересно. Например, так можно «выпаривать» наночастицы и получать наноматериалы. При переходе к граничному состоянию, имеющиеся прочные включения начинают переходить в нанодиапазон и их можно потом экстрагировать.

А ещё приглашаю всех подписаться на Telegram‑канал моего проекта, где я регулярно размещаю научпоп материалы и заметки по физике, материаловедению и техническим наукам. 

1. Атомы более пусты, нежели Солнечная система. Если бы ядро атома водорода было размером с лесной орех, то электрон, размером с булавочную головку, был бы отдален от ядра на расстояние более 1 километра. Любая материя содержит не более 0,001% атомного вещества, остальное – пустота.

2. Скорость света непостоянна и зависит от среды, в которой он распространяется. В вакууме скорость света равна 300000 км/сек, в алмазе – около 124000 км/сек, а в охлажденном до минус 269°С натрии – менее 60 км/час.

3. Вода гасит огонь посредством образования водяного пара. Пар окутывает источник пламени и препятствует подаче кислорода. Нагретая вода обратится в пар скорее, поэтому гасить огонь лучше кипятком.

4. Скорость звука в жидком гелии составляет всего 3,4 м/с, тогда как в алмазе звук распространяется в 6 раз быстрее, чем в воздухе.

5. Самой сильной кислотой, способной окислить даже кислород, является раствор пентафторида сурьмы во фтористом водороде. Активность этой кислоты практически невозможно измерить.

6. Самым тяжелым газом является гексафторид вольфрама. Его плотность настолько велика, что в нем может плавать пенопласт.

7. Самую высокую растворимость в воде среди твердых веществ имеет гипофосфит таллия. Его растворимость составляет 71,5 кг на 1 литр воды при температуре кипения.

8. Умножьте 37037 на любую цифру от 1 до 9, а затем умножьте полученную сумму на 3. Получится весьма интересный результат.

9. Теплопроводность стекла настолько мала, то концы стеклянной палочки, раскаленной посередине, остаются холодными.

10. Самым легкоплавким металлом, а также самой тяжелой жидкостью является ртуть. Ртуть плавится уже при минус 39°С.

11. Извечная мечта алхимиков о превращении неблагородных металлов в золото была осуществлена в 1947 году. В ядерном реакторе лаборатории ядерной химии в Лос-Аламосе, штат Невада, из 100 мг ртути было получено 35мкг золота. Сегодня это золото можно увидеть в Чикагском музее науки.

12. Самое большое число, используемое в математических расчетах, - число Грэма. Число это настолько велико, что всех атомов во Вселенной не хватило бы, чтобы его записать.

13. В атмосфере фтора вода горит не хуже самых горючих жидкостей.

14. Помимо ртути, жидкими металлами при комнатной температуре могут быть также галлий, цезий и франций.

15. Плотность висмута в твердом состоянии меньше, чем в жидком. Этим же свойством обладает только еще одно вещество на Земле – вода.

16. Самый легкий металл – литий. Он в 5 раз легче алюминия и почти в 2 раза легче воды. Литий плавает не только в воде, но даже в жидкостях легче воды, например, в бензине.

Больше подобных подборок и историй на моем канале https://t.me/mentalitetttt

Материал взят и переведен с Реддита. Приятного чтения:)

Нонче у нас суббота, а, значит, нужно грамотно организовать досуг (или досуг, кого-то из них). 

Предлагаю вашему вниманию простой опыт, который вы легко сможете повторить самостоятельно. 

Закон Паскаля - давление на жидкость передается в любую точку одинаково во всех направлениях. 

Суть опыта: поместить в воду плавающее тело с воздушной полостью внутри. При сжимании бутылки по закону Паскаля давление воды увеличится, воздушная полость сожмется и уменьшится в размерах, выталкивающая сила уменьшится и поплавок потонет. Если бутылку отпустить, то вновь всплывет. Сжимая-отпуская бутылку, можно весело гонять поплавок вверх-вниз или заставить поплавок зависнуть. 

Можно реализовать при использовании спички и медной проволоки. Наматываем на спичку немножко тонкой проволоки так, чтобы спичка плавала в воде вертикально.
Роль воздушной полости при этом играет воздух между волокнами дерева. Данный способ не очень удобен, поскольку дерево впитывает воду и перестает реагировать на повышение давления внутри бутылки. 

Можно реализовать при использовании колпачка от шариковой ручки и пластилина. На колпачок приклеиваем пластилин и проделываем в нем небольшое отверстие. Главное - аккуратно подобрать размер колпачка и массу пластилина.

Можно реализовать при использовании пипетки и утяжелителя в виде медной проволоки. Наматываем проволоку на пипетку так, чтобы она располагалась в воде вертикально и едва держалась на плаву. 

Все пойдемте мять бутылки!

P.S. По всем вопросам - Alexjuriev3142@gmail.com

Там постик про плазму выложили, я решил не отставать. 
Осторожно! Противные звуки в видосеках!
Довольно интересно дуговой разряд выглядит в магнитном поле. Даже очень интересно. Но строго обязательно смотреть в замедленной съемке! 

В видео в качестве одного электрода используется штырь за магнитом, а вторым электродом является сам магнит.
Дело в том, что на движущиеся заряженные частицы в магнитном поле начинает действовать новая сила - сила Лоренца. Эта сила заставляет частицы двигаться по дуге окружности. 
Поскольку дуговой разряд является потоком электронов и ионов, то есть, заряженных частиц, то и они попадают под действие данной силы.

На ютубе есть автор по магнитным полям, у него таких видео навалом. Снимает симпатишно, очень рекомендую.

Вот еще тот же эффект с двумя парами электродов. 

Хочу познакомить вас с моими любимыми ютуб-каналами, связанными с физикой, и с самими физиками, конечно же. Полную подборку вы уже можете найти на моем телеграм-канале с физикой.

И откроет подборку Андрей Иванович Щетников с канала GetAClass. На канале содержится огромная подборка различных экспериментов. Абсолютно все эксперименты поставлены и сняты в очень хорошем качестве. Абсолютно ко всем экспериментам есть отличное объяснение. Большая часть экспериментов уникальна и на ютубе более ни в каком виде не представлена. Канал у авторов просто потрясающий, очень активно его рекомендую. 

В этом видео Андрей Иванович показал, что происходит с пламенем свечи в сильном электрическом поле. Если поместить самую обычную свечку в электрическое поле и постепенно увеличить его напряженность, то мы увидим, что пламя реагирует на воздействие со стороны поля - форма пламени начинает меняться.

Дело в том, что пламя свечи имеет довольно высокую температуру - около 800 градусов по Цельсию. Этой температуры хватает, чтобы часть электронов оторвалась от атомов, то есть, газ частично ионизировался. Так изначально незаряженный набор атомов разваливается на набор положительных и отрицательных зарядов и становится плазмой.
Эти заряды активно взаимодействуют с внешним электрическим полем, что приводит к 'сдуванию' пламени.

P.S. По всем вопросам - Alexjuriev3142@gmail.com

В РФ есть такая тема, как награждать 10 мульёнами "деревянных рублей" людей, которые сделали приличный вклад в развитие отечественной науки. Это, конечно, не лям баксов, как в нобелевке, но на среднюю квартиру в "резиновой" вполне может хватить, если из окна Кремль видно не будет.

Называется это мероприятие "Вызов". И есть там одна из номинаций, под названием "Перспектива" - вручается за научное достижение, повлиявшее на динамику развития будущих технологий (вручается учёным до 35 лет).

И вот, по результатам 2023 года в "Перспективе" получил премию кандидат физико-математических наук Илья Семериков из Российского квантового центра и Физического института имени Лебедева за создание ионного квантового компьютера.

Всего, на данный момент в мире существует 4 типа квантовых компов (элементные базы, на основе которых они создаются):

• На базе сверхпроводников (криогенные - большие и дорогие, зараза, но большое кол-во кубитов, хорошо изучены)
• Фотонные (монокристаллические плёнки металлов) Достаточно дёшевы, но не уверсальны - "плёнка под задачу"
  
• Холодные атомы, которые удерживаются лазерным пинцетом (по стоимости промежуточное между двумя верхними + габариты)
  
• Ионы в ловушках (наш случай) Дёшево, возможность использования не кубитов, а кудитов, это как не два состояния 1/0, а несколько (4-и более), мало изучены.
  

Всё это хозяйство пока весьма дорогостоящее удовольствие. Занимаются всеми направлениями группы учёных, каждый в своей отрасли.

Фишка ионных квантовых компьютеров в том, что они "запутывают" не сами частицы, атомы, а электроны на орбитах атомов, про принцип Паули помните? Так вот, у одного атома толпа электронов, каждый на своей "орбите" (энергетический уровень, на самом деле). Т.е. на одном атоме мы можем иметь несколько электронов, которые можно запутать с соседями - отсюда и появляется кудит.

Так, этот комп уже решал вполне себе прикладные NP-задачи в программировании (пока стенд - но далее уже и в единичную серию можно запулить).

Какой подход к квантовым вычислениям лучше, что выгоднее и т.п. только время покажет - сейчас же у всех методов есть свои достоинства и недостатки. Кто "вперде планеты всея" - сказать сложно.

Но, одно можно утверждать уже сейчас - в плане квантовых вычислений РФ далеко не в последних рядах.

В термодинамике существует такой процесс с газами - адиабатический. Это процесс, при котором газ не получает и не отдает энергию, то есть, не обменивается энергией с окружающей средой. Чаще всего по причине того, что процесс протекает слишком быстро, и газ просто не успевает.
Любой, например, сталкивался с адиабатическим процессом, если пытался быстро-быстро накачать шины ручным насосом. И, возможно, даже замечал при этом, что насос почему-то нагревается.

На видео показано адиабатическое сжатие, результатом которого является зажигание шарика ваты. Можно приближенно утверждать, что вся энергия, направленная на сжатие газа, переходит в его внутреннюю энергию, то есть в нагрев. Температура воздуха вокруг ваты подскакивает в несколько раз, что и вызывает зажигание.

Замечу, что если бы мы сжали поршень медленно, то вата бы не вспыхнула.
Адиабатическое сжатие используется, например, в качестве причины начала сгорания топлива в дизельном двигателе (бензиновый двигатель использует искру).

Закономерно, что наряду с адиабатическим нагреванием существует и адиабатическое охлаждение.

Если в случае адиабатического нагревания необходимо резко сжимать газ, то в случае охлаждения необходимо заставлять его резко расширяться. В видео воздух под давлением нагнетается в колбу. При определенном давлении пробку вышибает, и газ резко расширяется.
Как и говорит в видеоматериале Валериан Иванович, отличным примером является процесс открывания бутылки шампанского. Газ в бутылке находится под значительным давлением, из-за чего при открывании пробки молекулы изнутри резко выходят наружу, то есть, газ расширяется рывком, начинает занимать большее пространство. При этом воздух охлаждается, и часть пара в воздухе конденсируется и переходит в состояние 'тумана', который мы воспринимаем как дымку над горлышком бутылки.

Опять же, если выпускать газ постепенно, как мы это делаем с надувшейся бутылкой газировки, то такого эффекта наблюдаться не будет.

Точка росы - температура воздуха, при котором водяной пар начинает конденсироваться в капли.

Адиабатическое охлаждение легко каждый может повторить самостоятельно.

Для опыта потребуется в бутылке с широким горлышком организовать высокую влажность (капнуть воды и подождать), сильно сжать бутылку и резко открыть пробку. При открывании крышки газ резко (адиабатически) расширяется, что приводит к резкому охлаждению. Воздух переходит точку росы, и мы видим сконденсированные пары воды. Эдакий туман.

И в завершение сегодняшней темы разрешите показать два опыта с адиабатическим охлаждением - одно от моего подписчика в телеграме, второе от ученика :) 

Подписчик был прошарен, поэтому взял бутылку с широким горлышком.

Ученик был молод и неопытен, но настойчив. Смотрите над горлышком внимательно. Клянусь Гюгонио, там есть дымок! :) Но все же гораздо нагляднее использовать бутылку с широким горлом. 

P.S. Первый пост зашел хорошо, закидываю второй :)

P.P.S. По всем вопросам - alexjuriev3142@gmail.com

Биографию и пр. описывать я не буду, так как всё это есть в вики.

И так. В первую очередь он известен тем, что перевернул "с ног на голову" или наоборот - всё зависит от точки отсчёта ? всю Ньютоновскую механику. Фактически это была "отмена" Ньютона для больших скоростей и масс. Да-да. Ньютоновской механикой мы не перестали пользоваться, для автомобиля и пешехода без GPS - самое то.

Что же он там такого сделал. Во первых ввёл ограничение на распространение на скорость распространения любого сигнала и, соответственно любого физического взаимодействия между объектами (к этому мы ещё вернёмся позже), ограничив скорость света в вакууме ведь до этого считалось, любое взаимодействие происходит мгновенно (Ньютон). Но накапливались "косяки" ньютоновской теории гравитации:

• Максвелл со своими уравнениями электро-динамики, сам не зная того, ограничивал скорость света (это следствия его формул)
• Необъяснимая задержка прохождения спутников Юпитера по его диску при наблюдении в обычный телескоп - никак не вязалась с моментальной скоростью распространения сигнала в ньютоновской механике. Причём первая оценка скорости света в вакууме именно из этих наблюдений, причём эта оценка ошиблась на ~10%
  
• Меркурий со своим смещением перигелия ставл вообще всех в тупик, в том числе и Специальную Теорию Относительности Эйнштейна(СТО).

И многое-многое другое. Так сказать, в то время "новая физика" просто стучалась в двери. И он, Альберт, её создал. Сначала СТО связав воедино пространство и время, а потом и ОТО, добавив туда гравитацию (то самое смещение перигелия Меркурия, которое СТО объяснить не могла). Теперь, создав единую теорию пространства-времени-гравитации Эйнштейн окончательно порвал скепктиков его теорий относительности. (А вездесущий эфир до сих пор ищут).

И вот Альберт Эйнштейн получает "нобелевку". За что? За СТО или уже за ОТО?

А вот фиг вам. Он получает нобелевку за то, что дал дикий толчок для развития своим же оппонентам - квантовикам, решив проблему внешнего фотоэффекта (грубо говоря выбывание электронов из атомов внешними фотонами). Его работа в этой теме нехило продвинула квантовую механику (ту, которая работает с тем, что "измерить нельзя").

Тут я немного лукавлю, его неоднократно выдвигали на "нобелевку", но СТО и ОТО не имела большой экспериментальной доказанности, потому врубили в формулировку добавку "и за другие работы в области теоретической физики"....

Думаете это только некоторые его достижения?

Главные достижения великого физика-теоретика:

• специальная теория относительности;
• закон взаимосвязи энергии массы;
• теория броуновского движения;
• квантовые теории теплоемкости и фотоэффекта;
• теория рассеяния света;
• теория индуцированного излучения.

К тому же он и наизобретал нехило:

• измеритель очень малых напряжений (совместно с братьями Габихт, Паулем и Конрадом);
• устройство, автоматически определяющее время экспозиции при фотосъёмке;
• оригинальный слуховой аппарат;
• бесшумный холодильник (совместно с Силардом);
• гирокомпас, в сотрудничестве с Г. Аншютцем.

Так почему же Эйнштейн оказался "врагом" тех "квантовиков" которым и помогал?

А вот теперь и вернёмся к тому самому - почему введение запрета на скорость распространения любого воздействия не вяжется с ОТО, и почему Эйнштейн проиграл это противостояние? Так это ЭПР-парадокс, названный по первым буквам его основных защитников: Эйнштейн, Подольский, Розен. Фишка в том, что уже экспериментально доказанная и уже эксплуатируемая "квантовая запутанность" умеет превосходить скорость света. Это очень не нравилось Альберту, да и вообще многим квантовикам (а Эйнштейн - он у истоков квантовой физики стоял, между прочим).

Вообще, я, лично, не дорос для понимания квантовой запутанности тех, кто победил, мне более понятна позиция Эйнштейна, но оппоненты, не только математически, но и экспериментально доказали свою правоту.

З.Ы. Как-то я своему отцу в старших классах хотел объяснить понятие "бесконечность" не только в математическом, а и физическом смысле (тогда я не знал в 93-94 годах обо всём, что сейчас написал выше), а он одно твердил - часы когда нибудь остановятся - не будет энергии стрелку двигать... А сейчас уже и сам об этом думаю - ведь когда-нибудь и последний протон во вселенной развалится...

Данная подборка составлена из постов, которые я публиковал в своем телеграм-канале с физикой. Подборка состоит из классических опытов и демонстраций с кратким описанием.

1. Опыт Эрстеда

Известно, что вокруг движущихся заряженных частиц создается особый вид материи - магнитное поле. Следовательно, вокруг провода с током, который и является потоком большого количества заряженных частиц, также образуется магнитное поле. Этот вопрос был изучен Эрстедом в 1819 году.

Если поднести магнитную стрелку компаса к проводнику без тока, то проводник и стрелка никак не взаимодействуют. Однако при пропускании электрического тока стрелка поворачивается таким образом, чтобы направления магнитных полей от стрелки и от проводника совпадали.

Для демонстрации данного явления нужны токи порядка нескольких ампер, поэтому в качестве проводника используется медная трубка с большим сечением, чтобы сопротивление было как можно меньше.

2. Визуализация магнитного поля

При обсуждении магнитных полей используют термин - магнитная линия. Это такая условная линия, вдоль которой будут выстраиваться бесконечно маленькие магнитики, если их высыпать в достаточном количестве вокруг магнита. Магнитная индукция в любой точке направлена по касательной к магнитным линиям.

В видео показано несколько визуализаций магнитных линий от разных постоянных магнитов. В качестве визуализатора используют просто железные опилки.

3. Сила Ампера

Если поместить проводник, по которому течет электрический ток, в магнитное поле, то он начнет отклоняться. Причиной этому является сила Ампера.

Направление силы Ампера определяется по легендарному правилу левой руки. Берем левую руку, направляем четыре пальца по направлению тока, вектор магнитной индукции должен входить в ладонь, тогда большой палец указывает направление силы. Можете попробовать с векторами из видео.

Применение силы Ампера крайне обширно. Например, любые электродвигатели работают по закону Ампера.

4. Демонстрация силы Ампера - два параллельных проводника.

На видео показана классическая демонстрация закона Ампера.

Если пустить по двум расположенным близко проводникам ток, то они будут притягиваться, если токи направлены в одну сторону, и отталкиваться, если в разные стороны.

Объяснить данное поведение несложно. При прохождении тока каждый из проводников создает вокруг себя магнитное поле, как мы уже видели в опыте Эрстеда. То есть, левый проводник создает магнитное поле, в которое попадает правый, и наоборот. Таким образом, каждый проводник с током оказывается в магнитном поле, в результате чего возникает сила Ампера, притягивающая или отталкивающая проводники.

5. Демонстрация силы Ампера - рамка с током в магнитном поле.

Еще одна демонстрация силы Ампера. Если поместить рамку, по которой протекает ток, в магнитное поле, то на ее стороны начнет действовать сила Ампера, которая будет либо вращать рамку, либо ее растягивать.

Если рамка будет только одна, то она просто займет определенное положение, при котором силы Ампера направляются на ее растяжение, и вращение прекратится.

6. Электродвигатель

В электродвигателях используют тот же принцип - пускают по рамке ток и помещают ее в магнитное поле. Однако вместо одной рамки используют сразу несколько рамок, повернутых друг относительно друга. Это позволяет сделать движение непрерывным и плавным.

7. Электродвигатель из батарейки и магнитов №1

Широко известный опыт, который легко повторить самостоятельно.

Берем магнит, батарейку и медную проволоку. Загибаем проволоку в форму рамки с острием на одной стороне и кольцом на другой. Острие помещаем на полюс батарейки, батарейку ставим на магнит. Важно сделать кольцо таким, чтобы оно касалось магнита при вращении.

Объяснение крайне простое - при касании проволоки через нее протекает электрический ток благодаря батарейке. Как мы выяснили ранее, на проводник с током в магнитном поле (которое создает магнит) действует сила Ампера, которая и заставляет рамку вращаться.

8. Электродвигатель из батарейки и магнитов №2

Еще один своеобразный двигатель на батареечно-магнитной тяге. Повторить уже чуть сложнее, но можно.

Медная проволока закручивается в спиральку. Чем плотнее, тем лучше. Затем к полюсам батарейки цепляем по несколько магнитов и толкаем батарейку в спираль. Батарейка с магнитами движется по ней, как поезд по тоннелю.

Принцип работы прост. Сквозь магниты проходит электрический ток, поэтому по участку медной проволоки, который располагается между двумя магнитами, течет электрический ток. Как мы помним, вокруг проводника с током появляется магнитное поле. Таким образом, в системе есть два магнитных поля - от участка медной проволоки и от магнитов. Поля взаимодействуют друг с другом, и появляется движущая сила.

9. Сила Лоренца

Наряду с силой Ампера существует и другая сила в магнитном поле - сила Лоренца. Она действует на движущиеся заряженные частицы и также подчиняется правилу левой руки.

Если летящая заряженная частица попадет в магнитное поле, то перпендикулярно скорости на нее начнет действовать сила Лоренца, из-за чего частица будет двигаться по дуге окружности. Сила Лоренца не меняет скорость частицы, а только направление движения.

Вот эти два серых кольца называются катушкой Гельмгольца - просто две параллельных катушки медной проволоки. По ним идет ток, создавая вокруг колец магнитное поле, которое будет направлено от центра одного кольца к центру другого.

Из источника вылетает поток электронов, вызывающий свечение газа внутри колбы.

Поток электронов попадает в магнитное поле и начинает отклоняться под действием силы Лоренца. Степень отклонения и направление отклонения регулируется величиной и направлением тока в катушках. Красота же, ну!

10. Электромагнитная индукция

Познакомимся с еще одним интересным эффектом - электромагнитной индукцией!

Если поместить замкнутый проводник (подойдет даже кусочек провода, замкнутый сам на себя) в переменное магнитное поле, то по нему потечет электрический ток. Не нужно дополнительных проводов, батареек, гидроэлектростанций... Только замкнутый проводник и переменное магнитное поле.

Подчеркну, что ток будет течь только в процессе изменения магнитного поля. Как только магнитное поле установится неизменным, ток течь перестанет.

Есть три способа создать переменное магнитное поле. Все три продемонстрированы в видео.

1. Изменять магнитную индукцию. Если поле создается магнитом, то можно магнит перемещать. Если поле создается другим проводником с током, то достаточно постоянно менять силу тока.

Обратите внимание, что когда Павел Андреевич перемещает магнит - ток течет. Как только руки останавливаются - ток пропадает.

2. Изменять площадь проводника.

3. Поворачивать проводник.

11. Падение магнита в медной трубе. Токи Фуко.

Если взять магнит и отпустить его, то он испытает нечто вроде обычного падения. А вот если взять магнит и отпустить его в медную трубу, то он почему-то тоже падает, но гораздо медленнее. Это значит, что при падении появляется новая сила, которой без медной трубы не было.

Как мы недавно выяснили, если поместить замкнутый проводник в переменное магнитное поле, то по нему начинает течь ток. Так работает электромагнитная индукция.

Падающий магнит и создает переменное магнитное поле, которое возбуждает в медной трубке токи. Токи в объемных контурах называются токами Фуко. Эти самые токи Фуко создают вокруг себя новое магнитное поле. Получается целая цепочка превращений: падающий магнит создает переменное магнитное поле -> переменное магнитное поле создает токи Фуко -> токи Фуко создают новое магнитное поле. Соль ситуации в том, что это новое магнитное поле начинает 'противодействовать' магнитному полю магнита, результатом чего и является появление тормозящей силы.

12. Магнитный тормоз

Одно из распространенных применений электромагнитной индукции и токов Фуко - магнитный тормоз. Если проносить магнит над металлическими пластинами, то в пластинах будут возбуждаться токи Фуко, которые порождают вокруг пластин новое магнитное поле, тормозящее магнит.

Данное явление активно применяется в электромагнитных тормозах для поездов. Особенно оно актуально для сверхбыстрых поездов, для которых обычные тормоза являются уже крайне плохим решением.

13. Левитационная плавка

Еще одно из применений электромагнитной индукции - плавка и закалка металлов. На видео показана не хухры-мухры, а целая левитационная плавка!

Принцип работы прост - по катушке из толстенного медного проводника течет переменный ток, который создает переменное магнитное поле. Это поле возбуждает в железяке токи Фуко, которые и нагревают железо, и создают вокруг дополнительное магнитное поле, за счет которого деталь и держится.

Данный способ плавки активно используется в промышленности при работе с химически активными металлами и другими зверями.

14. Индукционная закалка

Помимо левитационной плавки с помощью электромагнитной индукции можно делать и обычную плавку, или, например, закалку.

На видео показан процесс закалки некоей шестерни с помощью электромагнитной индукции. По толстому медному проводнику течет переменный ток, приводящий к возникновению в металле шестерни токов Фуко, которые его и разогревают.

15. Электромагнитная индукция: кипячение воды в кювете.

Просто милый опыт, мне очень понравился.

На катушку, через которую течет ток и создает переменное магнитное поле, надета кювета - металлическая емкость, заполненная водой. По прошествии времени индукционные токи разогревают кювету, вода внутри тоже разогревается, начинает кипеть и вышибает пробку.

Реакция Валериана Ивановича бесценна :)

Если кювету не держать, то будет примерно так...

16. Гроб Магомета

Как мы уже видели ранее, магнит в медной трубе попадает под действие токов Фуко, вызываемых этим же магнитом, что приводит к чрезвычайно медленному падению.

Посмотрим на схожий опыт с электромагнитом. Серая пластина сделала из алюминия. Внутрь помещена катушка, вокруг которой при прохождении тока возникает магнитное поле. Данное магнитное поле генерирует в алюминии токи Фуко и заставляет катушку 'парить' над поверхностью.

Данный опыт при рассмотрении эффектов сверхпроводимости называют "Гроб Магомета", потому что гроб с телом пророка парил посреди Мекки. У физиков свои ассоциации, это точно!

17. Сверхпроводимость: эффект Мейсснера

Немножко посмотрим сверхпроводимость.

Существуют материалы, которые при охлаждении до низких температур (порядка температуры кипения жидкого азота) начинают обладать строго нулевым электрическим сопротивлением. Данное явление и называется сверхпроводимостью.

Если подвесить над сверхпроводником магнит, то внешнее магнитное поле будет создавать на поверхности сверхпроводника токи. Данные токи будут препятствовать проникновению магнитного поля вглубь материала. В таких случаях говорят, что сверхпроводник 'выталкивает' из себя магнитное поле, что и приводит к зависанию магнита. Явление называют эффектом Мейсснера, и именно оно показано на видео.

Еще несколько демонстраций, связанных с эффектом Мейсснера.

В видео:

1. Магнит поднимают, и проводник тянется за ним.

2. Раскручивают круглый магнит, висящий над сверхпроводником

3. Используют систему магнитов, которой можно придать любой наклон по отношению к сверхпроводнику.

18. Сверхпроводник на магнитных рельсах

Классический опыт, в котором сверхпроводник заставляют бегать по магнитным рельсам.

Обратите внимание на то, как автор опыта задает сверхпроводнику любое положение и ориентацию относительно магнитов.

Новый год начался с подарка, которого я ждал весь 2023 год. Сообщество VR моддеров наконец разработало и выпустило UEVR Injector, который позволяет больше половины "плоских ПК" игр на движке Unreal Engine 4 и 5 (1000+) запустить в полном 3д в VR. Причем в зависимости от жанра иногда даже работают VR контроллеры (целиться своими руками в пространстве, а не мышкой по экрану тыкать).

Гугл дока со всей нужной инфой, обучалками, списком игр и полезными советами: https://docs.google.com/spreadsheets/d/1ZcjCQwzPOltaRZnpYU5_HPihEDareZq_0Ww1DZQ4USw/htmlview#

Официальный сайт мода : https://uevr.io/

Скачать (ссылка на гитхаб): https://github.com/praydog/UEVR

Дискорд Flat2VR с советами и рекомендуемыми UEVR профилями для каждой игры: https://discord.com/invite/ZFSCSDe

Видео гайд (на английском, целый плейлист):

Вкратце:

- скачиваем, запускаем Virtual Destkop/Airlink/Steam Link/Link cable, запускаем UEVR клиент, запускаем игру (ждем загрузки до главного меню), выбираем процесс игры в UEVR, нажимаем Inject. Готово: плоская игра стала VR игрой!.
- UEVR меню внутри игры открывается-закрывается на INSERT с клавиатуры или R3+L3 на геймпаде/VR контроллере (у меня Quest 2).

- Нажатие на правый курок RT покажет горячие клавиши + позволит стиками двигать камеру в более удобную позицию внутри игрового мира (а также сохранять-загружать позицию камеры на будущее)

- 3DoF и 6DoF motion conroller'ы - настраиваются через игровые ассеты, рекомендую посмотреть соответствующие обучалки (видео выше).

- еще раз, для значительной части игр можно также настроить 3dof/6dof 1st person прицеливание-стрельбу как в родной VR игре, даже если изначально игрушка - геймпадный экшен от третьего лица.

- FPS имеет значение, крайне рекомендую использование DLSS/FSR и прочих доступных апскейлеров.

___

В общем, перебирал я игры в своей библиотеке, прикручивал к ним этот VR, чуть игрался и откладывал в сторону. Пока не наткнулся на космическую леталку Everspace 2.

VR завёлся с пол тычка. Сидишь в кабине, полное ощущение тесного кокпита, 3D. Вокруг астероиды, космический мусор, станции, пираты, туманности...

Играл на геймпаде. "Как известно", в настоящие полёты на геймпаде не поиграешь, т.к. банально не хватает рычажков ввода-степеней свободы (особенно для космических симуляторов).

Поэтому я летал "как есть", вперед-назад-влево-вправо, без изысков.

И только некоторое время спустя я вдруг понял, почему это ощущается недостаточно хорошо: у меня же есть FPV дроны и я умею на них летать! Там такой же джойстик. Понятное дело, космический корабль в игре может летать "вообще во все стороны", а у дрона степеней свободы все-таки меньше; но ведь сымитировать дрон можно? Можно.

Я зарылся в настройки, переназначил всё, что только можно переназначить, поудалял часть кнопок, а часть "перевернул" на 180 градусов. Но в итоге вместо "аркадной игры про космос" у меня получился очень-очень-очень похожий симулятор космических FPV полётов в 3D.

В 3D! Я повторю отдельно, т.к. тот, кто не пробовал, даже наверное и не подозревает, что все эти "дроноводы с очками" видят не объемную, а вполне себе обычную плоскую скучную картинку (прямо перед глазами, но все-таки плоскую).

А тут - я в космосе. Летаю вокруг космической станции, со скоростями и гибкостью маневра, которые налетал за 50-60 часов реальной практики FPV в реальном мире :)

VR, абсолютная вера в пространство вокруг себя и непередаваемое ощущение вращающегося мира, когда ты закладываешь "бочки" на 360 градусов одна за другой, пролезая в самые тесные щели, буквально обдирая борта своего космического корабля о ржавые фермы заброшенной станции.

Иэх, симуляция! Мощная штука :)