135517
VK: vk.com/physics_math Чат инженеров: @math_code Учебные фильмы: @maths_lib Репетитор IT mentor: @mentor_it YouTube: youtube.com/c/PhysicsMathCode Обратная связь: @physicist_i
🔥 7 видео, которые рассказывают о работе классического теплового двигателя 💨⚙️
Тепловой двигатель — тепловая машина, использующая теплоту от внешних источников (двигатель внешнего сгорания) или получаемую при сгорании топлива внутри двигателя (в камере сгорания или цилиндрах двигателя внутреннего сгорания) для преобразования в механическую энергию (поступательное движение либо вращение выходного вала).
В соответствии с законами термодинамики, такие двигатели имеют коэффициент полезного действия меньше единицы, что означает неполное преобразование теплоты в механическую энергию. Смотря по конструкции двигателя, от 40 % до 80 процентов поступающей (или выделяющейся внутри) энергии покидает машину в виде низкотемпературной теплоты, которая в ряде случаев используется для обогрева салона машины.
Тепловые двигатели внешнего сгорания — Такие двигатели получили распространение раньше, ввиду неприхотливости к виду топлива, более простому устройству, ненужности в ранних вариантах (паровая машина) систем запуска, зажигания, охлаждения. Дали мощный импульс индустриализации, поскольку с их помощью были механизированы шахты, швейные и другие фабрики, затем транспорт (железная дорога). Улучшенные новые схемы таких двигателей обеспечивают мир большей частью вырабатываемой электроэнергии (ТЭС, АЭС, ТЭЦ, солнечные электростанции с нагревом котла). Новейшие модели паровозов до сих пор имеют применение ввиду простоты и потреблению древесной пыли в качестве топлива. Некоторые (двигатель Стирлинга) получили применение в космических кораблях.
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
⚙️ График, который получается в результате таких манипуляций — трохоида, у которой опорная поверхность не плоская, а имеет переменный радиус кривизны. По сути это совокупность эпитрохоид, построенных на поверхности с переменным радиусом кривизны.
Для понимания процесса нужно записать на черновике два параметрических уравнения, которые получаются, когда кругл «катится» по плоскости:
x = r⋅t - h⋅sin(t)
y = r - h⋅cos(t)
x = R⋅(m+1)⋅cos(m⋅t) - h⋅cos((m+1)⋅t)
y = R⋅(m+1)⋅sin(m⋅t) - h⋅sin((m+1)⋅t)
m = r/R , R — радиус неподвижной окружности (опорная поверхность), r — радиус катящейся окружности. h — расстояние от центра катящейся окружности до точки маркера (за которой мы следим, точка, которая рисует). R → ∞ и h → R , то мы получаем уравнения классической циклоиды, график которой описывает крайняя точка на колесе машины, которая едет с постоянной скоростью и без проскальзывания.
🎲 Бросайте кубики, пока не надоест! Интересная задача по математике 🎲
Представьте, что у вас есть два обычных шестигранных игральных кубика (кости). Вы бросаете их одновременно и записываете сумму выпавших очков. Вы можете остановиться в любой момент. Ваша финальная сумма — это результат последнего броска перед остановкой. Какова оптимальная стратегия остановки, чтобы максимизировать ожидаемое значение финальной суммы, и чему равно это математическое ожидание?
❓Справятся ли с этой задачи наши физики, математики и айтишники? Ваши ответы, решения и идеи пишите здесь в комментариях. ✍🏻
#математика #теория_вероятностей #математическая_статистика #статистика #math #mathematics #задачи
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
📚 Фейнмановские лекции по физике [1976-1978] 💫
💾 Скачать книги
Это попытка одного из величайших умов XX века не просто изложить физику, но и передать особый, «фейнмановский» способ мышления о природе.
▪️ Не для абсолютных новичков. Несмотря на все старания Фейнмана сделать материал доступным, это очень плотный и сложный курс. Человеку без какой-либо базовой подготовки по математике и физике (на уровне старших классов физмат-школы или 1-2 курса вуза) будет крайне тяжело.
▪️ Не лучший выбор для «натаскивания» на экзамены. Если ваша цель — быстро решить сотню типовых задач для зачета, «Фейнмановские лекции» — не ваш инструмент. Они дают глубокое понимание, но не отрабатывают навык решения стандартных упражнений. Для этого лучше подходят классические задачники (вроде Иродова или Савельева).
▪️ Некоторые темы изложены нестандартно. Подход Фейнмана часто уникален и может расходиться с каноническим изложением в других учебниках. С одной стороны, это гениально, с другой — может вызвать путаницу у студента, который готовится к экзамену по конкретной программе.
▪️ Физика своего времени. Лекции были прочитаны в 1960-х годах. С тех пор физика ушла далеко вперед (например, в области физики элементарных частиц, космологии). Хотя фундамент остался неизменным, современному читателю важно это учитывать.
☕️ Для тех, кто захочет задонать на кофе: ВТБ: +79616572047 (СБП)
📚Книжная серия. Курс общей физики [2007-2020] Иродов, Покровский
📚 Сборник задач по общему курсу физики [3 книги] [1998-2000]
📚 Курс общей физики в 5 томах [2021] Савельев И.В.
📚 Наука. Величайшие теории [50 выпусков] + Спец. выпуск
📚 Курс теоретической физики [2 тома] [1972] А. С. Компанеец
#физика #математика #задачи #геометрия #physics #math #science #наука #подборка_книг
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
⚡️ Фигуры Лихтенберга — картины распределения искровых каналов, которые образуются на поверхности твёрдого диэлектрика при скользящем искровом разряде. Простым языком, это линии, похожие на молнии или ветви деревьев. Они появляются на многих естественных поверхностях, не пропускающих электричество — от древесины до кожи человека.
Фигуры Лихтенберга возникают на/в твёрдых телах, жидкостях и газах или внутри них во время электрического пробоя. Это природные явления, обладающие фрактальными свойствами. Фигуры Лихтенберга названы в честь немецкого физика Георга Кристофа Лихтенберга, который первым их открыл и изучил. Когда их впервые обнаружили, считалось, что их характерные формы могут помочь раскрыть природу положительных и отрицательных электрических «жидкостей».
В 1777 году Лихтенберг сконструировал большой электрофор для получения высокого напряжения статического электричества с помощью индукции. После разряда высоковольтной точки на поверхность изолятора он записал полученные радиальные узоры, посыпав поверхность различными порошкообразными материалами. Затем, прижав к этим узорам чистые листы бумаги, Лихтенберг смог перенести и записать эти изображения, тем самым открыв основной принцип современной ксерографии. Это открытие также стало предвестником современной науки физики плазмы. Хотя Лихтенберг изучал только двумерные (2D) фигуры, современные исследователи в области высоких напряжений изучают 2D и 3D фигуры (электрические деревья) на изолирующих материалах и внутри них.
Физика процесса: Почему ветвится?
1. Пробой и стримеры: Под действием высокого напряжения электроны с острия катода начинают «вырываться» и ускоряться. Они сталкиваются с молекулами воздуха и дерева, выбивая новые электроны. Возникает лавина — стример. Это слабосветящийся канал ионизированного газа.
2. Случайность и предопределённость: Куда побежит следующий стример? Это зависит от локальной напряжённости электрического поля. В древесине всегда есть микронеоднородности: разная плотность, влажность, следы смолы. В этих местах поле усиливается, и пробой происходит именно там.
3. Эффект «опережающей струи» (The Streamer Leader Effect): Основной канал не движется вслепую. От его кончика постоянно исходят микро-стримеры-разведчики. Тот из них, кто находит путь с наименьшим сопротивлением, становится главным направлением для всей мощи разряда. Так и рождается фрактальная, древовидная структура.
⚡️ Цвет рассказывает историю. Ярко-белые или голубоватые участки в центре ветвей — это углерод, выгоревший при сверхвысокой температуре. Более светлые, почти жёлтые края — это часто частицы металла от электродов, испарившиеся и перенесённые разрядом. По цвету можно грубо определить температуру в разных зонах разряда.
⚡️ Это не только на дереве. Первооткрыватель, Георг Кристоф Лихтенберг, в XVIII веке получал их на поверхности смолы или стекла, посыпанной порошком (серы или сурика). Электроны «застревали» в диэлектрике, создавая скрытое изображение, которое проявлялось порошком. По сути, это была первая в истории электрофотография — прабабушка ксерокса.
⚡️ L-образные фигуры и природа электричества. Лихтенберг экспериментировал с разными типами электричества: «положительным» (от смоляных палочек) и «отрицательным» (от стеклянных). Он обнаружил, что они дают разные узоры! Отрицательные (от катода) — более ветвистые и кружевные, а положительные (от анода) — более плотные, пятнистые, иногда в форме розетки. Это связано с разной подвижностью электронов и положительных ионов.
⚡️ Фигуры в теле. При ударе молнии или контакте с высоковольтной линией такие же фигуры могут на несколько часов или дней проявиться на коже человека. Это результат подкожного кровоизлияния по пути пробоя. Явление называется «кераунография» (от греч. «кераунос» — молния). Это не ожог, а жутковатый «автограф» электрического разряда, идущего по сосудам. #физика #опыты #эксперименты #наука #science #physics #электродинамика #магнетизм #видеоуроки #схемотехника #радиофизика
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
⚡️ Первые цветные кадры термоядерного синтеза: как это сняли? 🥺
Компания Tokamak Energy совершила небольшой, но очень важный прорыв в визуализации термоядерных процессов. Они впервые опубликовали цветное высокоскоростное видео работы своего сферического токамака ST40.
▪️ 1. Невероятная детализация: Камера снимала с частотой 16 000 кадров в секунду. Это позволяет разглядеть мельчайшие нестабильности и поведение плазменного шнура — то, что глазом или обычной камерой просто не увидеть.
▪️ 2. Цвет имеет значение: В отличие от черно-белых снимков, цвет помогает лучше анализировать распределение температуры и примесей в плазме.
▪️ 3. Данные, а не просто картинка: Эти кадры — не для красоты. Они критически важны для проверки и настройки компьютерных моделей, которые предсказывают поведение плазмы.
По сути, ученые получили «рентгеновское зрение» для своего реактора. Каждый такой кадр приближает нас к моменту, когда термоядерная энергия станет чистым и неиссякаемым источником энергии для человечества.
Watch one of our latest plasma pulses in our ST40 tokamak, filmed using a high-speed colour camera at an incredible 16,000 frames per second. Each pulse lasts around a fifth of a second. What you’re seeing is mostly visible light from the plasma’s edge, glowing pink. The core is simply too hot to emit visible light. In this footage, lithium is dropped into the plasma in the top right of the footage. As it interacts, it glows red when excited, then turns green as it becomes ionised, losing an electron. From there, it traces the magnetic field lines, revealing the plasma’s path around the tokamak. Lithium is the focus of our $52 million ST40 upgrade programme, in partnership with U.S. Department of Energy and the UK Department for Energy Security and Net Zero. This builds on pioneering work by Princeton Plasma Physics Laboratory and others that shows lithium can significantly improve plasma performance.
This video comes from ongoing research into X-point radiator (XPR) regimes, a promising operating mode for future fusion power plants that aims to cool the plasma before it reaches plasma-facing components (PFCs), helping to reduce wear without compromising performance. #физика #ядерная_физика #атомная_физика #электродинамика #магнетизм #плазма #physics #science #наука #квантовая_физика
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
🔥 Этот обогреватель работает на «реактивной тяге» внутри себя 😖
Разберем физику обогревателя, в котором нет насоса, но который способен подсасывать топливо самостоятельно. Только огонь, медная трубка и хитрый закон физики, который заставляет топливо самотеком лететь в сопло. В чем фокус? Разбираем физику процесса
▪️ 1. Нагрев и расширение. Мы подносим источник огня (например, паяльную лампу) к началу полой медной трубки, свернутой в змеевик. Трубка быстро нагревается.
▪️ 2. Создание тяги. Воздух внутри нагретого участка трубки резко расширяется, его давление падает. Поскольку другой конец трубки опущен в емкость с топливом (например, соляркой или отработанным маслом), возникает разница давлений.
▪️ 3. Эффект эжекции (подсоса). Горячий воздух с большой скоростью вырывается из дальнего конца трубки. Этот быстрый поток создает зону низкого давления, которая, как мощный насос, начинает затягивать пары топлива из емкости и подсасывать новую порцию жидкости. Возникает что-то вроде реактивной струи, но внутри системы. Получается самоподдерживающаяся система: пламя нагревает трубку -> нагрев создает тягу -> тяга всасывает новое топливо -> топливо сгорает, поддерживая пламя.
⚙️ Как собрать эффективную конструкцию?
▫️Медная трубка: диаметром 6-10 мм, длиной 1.5-2 метра. Медь отлично проводит тепло.
▫️Емкость для топлива: металлическая, с герметичной, но не полностью закрытой крышкой (нужен байпас для подсоса воздуха).
▫️Основание: негорючее (кирпичи, металл).
▫️Топливо: хорошо подходит керосин, дизель (солярка) или отработанное моторное масло.
1. Форма змеевика. Сверните трубку в плотную спираль. Так площадь нагрева будет максимальной, и процесс парообразования пойдет интенсивнее.
2. Диаметр и длина. Слишком тонкая трубка может засориться, слишком толстая — будет плохо прогреваться. Длина должна быть достаточной для создания хорошей тяги, но не чрезмерной.
3. Положение «сопла». Выходной конец трубки должен быть направлен в зону горения. Это создаст замкнутый цикл: вырывающиеся газы будут поджигать всасываемое топливо, поддерживая стабильный факел.
4. Предварительный нагрев. Систему нужно запустить. Сначала вы прогреваете змеевик сторонним источником огня 30-60 секунд. Как только слышите характерное «шипение» и видите, как топливо начинает втягиваться в трубку, — процесс пошел! Источник огня можно убрать (но не всегда, зависит от конструкции).
💨 Принцип реактивного движения, используемый здесь, — это красивая демонстрация законов термодинамики и газодинамики. На практике такие системы капризны, но невероятно зрелищны и отлично показывают, как можно обойтись без сложной механики, используя лишь знание физики. Кто-нибудь собирал нечто подобное? Делитесь опытом . #видеоуроки #physics #физика #опыты #термодинамика #эксперименты #горение
🔥 Физика в чашке с водой
💨 Паровой или реактивный двигатель ?
🚀 Что будет, если добавить жидкий газ в бутылку с водой
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
🔍 Субботняя задачка по физике для разминки наших подписчиков
Вспомним немного оптики. Задачка из дополнительных вступительных испытаний в МГУ.
✍🏻 Попробуйте решить самостоятельно и написать в комментариях ваши идеи. ( Обсуждаем задачу здесь )
#геометрия #оптика #олимпиады #мгу #дви #задачи #problems #физика
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
👩💻 Java: А есть ли связь между сравнением строк equals() и хешированием hashCode() ?
В Java существует важное правило (контракт):
1. Если две строки равны по equals(), то их hashCode() ДОЛЖЕН быть одинаковым
2. Обратное не обязательно верно: одинаковый hashCode() не гарантирует равенства строк
String s1 = "Hello";
String s2 = "Hello";
String s3 = new String("Hello");
System.out.println(s1.equals(s2)); // true
System.out.println(s1.hashCode() == s2.hashCode()); // true
System.out.println(s1.equals(s3)); // true
System.out.println(s1.hashCode() == s3.hashCode()); // true
public int hashCode() {
int h = hash; // кэшированное значение
if (h == 0 && value.length > 0) {
char val[] = value;
for (int i = 0; i < value.length; i++) {
h = 31 * h + val[i];
}
hash = h;
}
return h;
}s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + ... + s[n-1]String s = "Hello"; // value = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'}Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Hello", 1);
map.put(new String("Hello"), 2); // Затрет предыдущее значение!
System.out.println(map.size()); // 1 - потому что ключи равны по equals()
String s1 = "very long string ...";
String s2 = "another very long string ...";
// Сначала проверяется hashCode - быстрая операция
if (s1.hashCode() == s2.hashCode() && s1.equals(s2)) {
// Строки точно равны
}
String a = "Aa";
String b = "BB";
System.out.println(a.hashCode()); // 2112
System.out.println(b.hashCode()); // 2112
System.out.println(a.equals(b)); // false
String s1 = "Hello";
String s2 = "Hello";
String s3 = new String("Hello");
// Все три имеют одинаковый hashCode, но разные способы создания
System.out.println(s1.hashCode()); // одинаковый
System.out.println(s2.hashCode()); // одинаковый
System.out.println(s3.hashCode()); // одинаковый
🧲 Магнитная передача по своей геометрии и функциям напоминает традиционную механическую передачу, в которой вместо зубьев используются магниты. Когда два противоположных магнита приближаются друг к другу, они отталкиваются; если их разместить на двух кольцах, магниты будут действовать как зубья. В отличие от обычной жёсткой контактной обратной связи в цилиндрической передаче, где шестерня может свободно вращаться до тех пор, пока не вступит в контакт со следующей шестернёй, магнитная передача имеет упругую обратную связь. В результате магнитные передачи способны оказывать давление независимо от относительного угла. Несмотря на то, что они обеспечивают такое же передаточное число, как и традиционная зубчатая передача, такие шестерни работают без соприкосновения и не подвержены износу сопрягаемых поверхностей, не шумят и могут проскальзывать без повреждений.
🧲 Магнитная муфта (или магнитный редуктор) представляет собой устройство для передачи вращательного момента между соосными (и не соосными) валами без механического контакта. Основу работы устройства составляют силы магнитного взаимодействия. Роторы разделены герметичным немагнитным экраном (воздушный зазор или стенка из немагнитного материала), что обеспечивает возможность передачи момента через физическое препятствие.
▪️ Синхронная магнитная муфта: Если на обоих роторах установлены постоянные магниты, их магнитные поля стремятся к состоянию с минимальной энергией, что соответствует взаимной ориентации разноименных полюсов. При вращении ведущего ротора его магнитное поле, воздействуя на поле ведомого ротора, создает вращающий момент, вызывающий синхронное вращение. Момент передачи прямо пропорционален градиенту магнитной энергии в воздушном зазоре.
▪️ Асинхронная магнитная муфта (Индукционная): Если ведомый ротор выполнен из немагнитного материала с высокой электропроводностью (например, меди или алюминия), то вращающееся магнитное поле ведущего ротора индуцирует в нем вихревые токи (токи Фуко). Взаимодействие между магнитным полем ведущего ротора и этими индуцированными токами создает силу Лоренца, приводящую ведомый ротор во вращение. При этом возникает скольжение — ведомый ротор отстает по частоте вращения от ведущего, что является необходимым условием для возникновения вращающего момента.
⚙️ Магнитный редуктор является развитием принципа магнитной муфты. Он содержит, как минимум, три ротора с различным количеством пар полюсов (p). Отношение чисел пар полюсов на роторах определяет передаточное отношение по формуле, аналогичной для механических редукторов. Момент передается за счет гармонического взаимодействия магнитных полей, создаваемых магнитами роторов с разным шагом. Таким образом, работа магнитной муфты и редуктора основана на фундаментальных принципах магнитостатики и электромагнетизма: силовом взаимодействии постоянных магнитов или взаимодействии вращающегося магнитного поля с индуцированными в проводящей среде вихревыми токами. Отсутствие механического контакта обуславливает такие преимущества, как необслуживаемость, высокую надежность и абсолютную герметичность.
Редуктор с магнитной муфтой можно использовать в вакууме без смазки или при работе с герметичными барьерами. Это может быть преимуществом во взрывоопасных или других опасных средах, где утечки представляют реальную угрозу. Однако, стоит помнить, что при условиях, когда температура превышает точку Кюри, магнитные свойства теряются. Точка Кюри (или температура Кюри) — это критическая температура, выше которой ферромагнетик или ферримагнетик теряет свои спонтанные намагниченность и постоянные магнитные свойства, превращаясь в парамагнетик. Для наиболее распространенных марок неодимовых магнитов температура Кюри лежит в диапазоне от 310 °C до 400 °C. Потеря магнитных свойств при нагреве выше точки Кюри является необратимым процессом для стандартных магнитов. #видеоуроки #physics #физика #опыты #электродинамика #электричество #магнетизм #эксперименты #научные_фильмы
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
📚 Книги по Методам Математической Физики (ММФ)
📘 Алексеев Г.В. Классические методы математической физики. Часть 1
📗 Алексеев Г.В. Классические методы математической физики. Часть 2
📕 Горюнов А.Ф. Методы математической физики в примерах и задачах. В 2 т. Том I
📙 Горюнов А.Ф. Методы математической физики в примерах и задачах. В 2 т. Том II
📔 Джеффрис Г., Свирлс Б. - Методы математическрй физики (том 1) - 1969
📘 Джеффрис Г., Свирлс Б. - Методы математическрй физики (том 2) - 1970
📗 Джеффрис Г., Свирлс Б. - Методы математическрй физики (том 3) - 1970
📕 Левин В.И. Методы математической физики
📓 Несис Е.И. Методы математической физики
📒 Очан Ю.С. Методы математической физики
📘 Треногин В.А., Недосекина И.С. Методы математической физики
📙 Фарлоу С. Уравнения с частными производными для научных работников и инженеров
#ммф #математика #физика #методы_математической_физики #physics #math #science #наука #подборка_книг
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
Преподаватели вузов и школ, новость для вас
26 октября пройдет неконференция STEM up от Центрального университета и образовательного бюро «Розетка». Сможете узнать, как новый для России STEM-подход объединяет математику, естественные науки, инженерию и технологии.
Что вас ждет:
— Разбор кейсов междисциплинарных и проектных подходов в образовании.
— Лекции от преподавателей STEM и смежных областей из Центрального университета, Лицея НИУ ВШЭ, «Лиги инженеров» и других организаций.
— Обзор ресурсов и площадок для STEM-проектов.
— Педагогические воркшопы и мастер-классы.
Мероприятие пройдет в кампусе Центрального университета в Москве.
Поучаствовать можно бесплатно. Зарегистрируйтесь.
📚 Математический анализ (в 2-х частях) [1975] Берс Л.
Переведенная с английского языка книга Л. Берёа представляет собой учебное пособие по курсу математического анализа (с элементами аналитической геометрии) и предназначается для первоначального ознакомления с предметом.
Книгу отличает большая тщательность в подборе и расположении материала, наглядность, соединяющаяся с высоким научным уровнем, а также органическая связь «чистой» математики и ее приложений.
▪️Первый том посвящен введению в анализ, дифференциальному и интегральному исчислению функций одной переменной.
▪️Второй том посвящен аналитической геометрии на плоскости и в пространстве, рядам, дифференциальному и интегральному исчислению функций нескольких переменных.
Предназначается в качестве учебного пособия для студентов втузов; может быть также использована преподавателями высших учебных заведений.
🏛 Прочная основа: Берс уделяет огромное внимание не технике вычислений, а пониманию ключевых концепций: что такое предел, производная и интеграл на самом деле. Это книга, которая строит интуицию.
📐 Геометрический подход: Автор постоянно обращается к наглядным геометрическим образам, помогая «увидеть» анализ. Это делает абстрактные понятия осязаемыми.
🗣 Ясный язык: Текст читается почти как лекция талантливого преподавателя — вдумчиво, последовательно и без лишней воды.
Есть учебники-однодневки, а есть — вечные. «Математический анализ» Берса как раз из вторых. Легендарный двухтомник, по которому учились наши родители и который до сих пор не теряет актуальности. Его главная сила — в умении объяснять сложное простыми словами. Берс был не только математиком, но и блестящим педагогом, и это чувствуется в каждой главе. Если вы ищете не просто сборник теорем, а целостное и глубокое понимание предмета — эта книга для вас.
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
💫 ЭМ поле и ртуть. Почему она крутится? 🌀
Под действием электрического поля ртуть отдает один или два своих валентных электрона, образуя электроположительные ионы, и поэтому она может проводить электричество. Однако, атомы ртути (Hg) прочно удерживают свои валентные электроны и с трудом предоставляют их в «общее пользование». Но когда начинает течь ток, кристаллическая решётка ртути оказывается неустойчивой. В опыте имеем скрещенные поля: электрическое поле E и магнитное поле B, вектора которых направлены под углом π/2. В таких полях заряженные частицы из-за силы Лоренца двигаются по траектории, представляющей собой эпициклоиду. Но для наблюдателя кажется, что мы имеем вихревой круговой поток ртути. Разумеется, четкую математическую эпициклоиду получить не получится, ведь мы должны учитывать огромное множество заряженных частиц, а для более корректного описания придется подключать уравнение Навье - Стокса. В совокупности с неустойчивостью ДУ и неоднородных граничных условий описание потока представляет собой очень сложную математическую задачу. #гидродинамика #механика #электричество #магнетизм #физика #physics #видеоуроки #gif
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
➕ Математическая задача из дискретной математики — повод подумать для наших подписчиков. Попробуйте решить самостоятельно и написать ваши идеи в комментариях
💦 Задача: «Вихревая струя космического садовника
🌐 Задача: «Разноцветные тупоугольные треугольники на сфере»
🤔 Задача на подумать из методов математической физики (ММФ)
📜 Подборка задач от Ричарда Фейнмана
#математика #олимпиады #геометрия #комбинаторика #теория_вероятностей #math #geometry #задачи
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
👩💻Самая большая в мире вакуумная камера. В этой камере проводили эксперимент, который подтвердил теорию Галилея относительно ускорения свободного падения. Суть опыта: с одинаковой высоты в один момент времени отпустили шар для боулинга и несколько перьев. В замедленной съёмке показали, что оба объекта ускоряются одинаково и достигают плоскости Земли одновременно. Это произошло потому, что на них не действует сопротивление воздуха, так как объекты находились в вакууме.
Space Power Facility (сокр. SPF) — крупнейшая в мире термальная вакуумная камера, созданная НАСА в 1969 году. Расположена на станции Плам-Брук, неподалёку от Сандаски. Станция Плам-Брук, в свою очередь, является частью Исследовательского центра Гленна, расположенного в Кливленде. Изначально предназначалась для ядерно-электрических испытаний в условиях вакуума, однако испытания были отменены, а камера законсервирована. В дальнейшем камера использовалась для проведения испытаний двигательных установок космических аппаратов и их систем. Кроме того, в данной камере проводились испытания работоспособности защитных систем приземления в условиях, приближенных к марсианским, для марсоходов Mars Pathfinder и проектах серии Mars Exploration Rover.
Размеры SPF составляют более 30 метров в диаметре и 40 метров - в высоту. По своему устройству SPF представляет собой огромный алюминиевый контейнер, заключённый в бетонный купол. Алюминиевый контейнер состоит из плотных рядов пластин из алюминиевого сплава Type 5083, подогнанных друг к другу таким образом, чтобы не пропускать воздух. #физика #механика #опыты #physics #эксперименты #наука #science #видеоуроки #кинематика #моделирование
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
⚡️ Электрическое солнце на улицах: Угольные дуговые фонари XIX века
До середины 19 века ночной город погружался во тьму, которую лишь кое-как рассеивали тусклые газовые рожки и масляные фонари. Но все изменилось с появлением настоящего «электрического солнца» — фонаря с угольной дугой. Это была первая по-настоящему эффективная форма электрического освещения, которая ослепила современников и навсегда изменила представление о ночном городе. В основе фонаря лежало явление вольтовой дуги — особого вида электрического разряда в газе.
▪️ Суть явления: Если два электрода (в нашем случае — угольных стержня) сначала коснуться, а затем немного раздвинуть, между ними продолжает течь электрический ток. Но теперь он проходит не по проводнику, а через ионизированный воздух — плазму.
▪️ Почему она светится: Электрическое поле в зазоре между электродами разгоняет свободные электроны. Эти "разогнанные" электроны сталкиваются с атомами газа (азота, кислорода) и "выбивают" из них другие электроны. Этот процесс называется ионизацией. При столкновениях часть энергии переходит в свет и колоссальное тепло. Температура в центре дуги может достигать 4000 °C — это выше температуры плавления большинства известных материалов.
🔦 Процесс горения дуги: как это работало в фонаре?
1. Зажигание: Фонарщик (или позднее автоматический механизм) сближал два угольных стержня до момента их соприкосновения. По цепи начинал течь ток.
2. Поджиг и разрыв: Концы стержней сильно разогревались из-за высокого сопротивления в точке контакта. Затем механизм немного (на несколько миллиметров) раздвигал стержни.
3. Рождение "солнца": Между раскаленными концами углей возникала та самая вольтова дуга. Воздух ионизировался, и мощный поток света и тепла устремлялся наружу. Свет был настолько ярок, что смотреть на него без защиты было больно для глаз.
4. Стабилизация и выгорание: Угольные стержни постепенно сгорали в этом адском пламени. Чтобы дуга не гасла, сложный механизм (регулятор) постоянно поддерживал идеальное расстояние между ними, медленно сдвигая стержни по мере их испарения.
Почему именно угольные стержни? Почему не медные или железные прутья? Ответ кроется в уникальных свойствах угля (графита):
1. Высокая температура плавления (возгонки): Уголь не плавится, как металл, а сразу переходит из твердого состояния в газообразное (сублимируется) при температуре около 3900 °C. Это одна из самых высоких температур среди известных тогда материалов. Металлический электрод просто расплавился бы и испарился за секунды, в то время как уголь мог относительно стабильно работать в плазме дуги.
2. Эмиссия электронов: Раскаленный уголь является отличным эмиттером электронов. При высоких температурах электроны в его атомах получают достаточно энергии, чтобы "вырваться" с поверхности и устремиться к противоположному электроду. Этот "электронный паром" — основа для поддержания стабильной дуги.
3. Хорошая электропроводность: Чистый уголь (графит) проводит электрический ток, что является обязательным условием для работы.
4. Относительная дешевизна: Угольные стержни было проще и дешевле производить в больших количествах, чем, например, стержни из тугоплавких металлов вроде вольфрама (которые стали использовать позже).
Несмотря на свою яркость, угольные дуговые фонари были неидеальны. Они требовали постоянного обслуживания (замены стержней каждые несколько часов), издавали шипение и характерный запах озона, а главное — были слишком мощными для небольших помещений. Их время пришлось на конец 19 - начало 20 века, когда они освещали главные площади, проспекты и фабрики. Но именно они проложили путь для своей более практичной и долговечной преемницы — лампы накаливания Лодыгина и Эдисона. #физика #опыты #эксперименты #наука #science #physics #электродинамика #видеоуроки #изобретения #радиофизика
⚡️ Фигуры Лихтенберга
🧲 Почему поезд приходит в движение?
📚 Фейнмановские лекции по физике [1976-1978] 💫
⚡️ Первые цветные кадры термоядерного синтеза: как это сняли? 🥺
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
📚 Фейнмановские лекции по физике [1976-1978]
«Фейнмановские лекции по физике» — это не просто книга, которую нужно «пройти». Это книга, с которой нужно разговаривать, спорить, перечитывать и осмыслять. Она не даст вам легких ответов, но она научит вас задавать правильные вопросы и искать на них ответы так, как это делал великий Фейнман. Это инвестиция в ваше мышление. Безусловная классика, не имеющая аналогов по глубине и стилю изложения. Must-read для каждого, кто серьезно интересуется физикой.
▪️Глубина понимания, а не просто знание. Ричард Фейнман был известен своей способностью видеть сердце проблемы, отбрасывая всё лишнее. Он не дает готовых формул и алгоритмов решения задач. Вместо этого он показывает, как физики мыслят, как они приходят к тем или иным выводам, строят модели и проверяют их. Вы учитесь не «чему», а «как».
▪️Уникальный педагогический подход. Фейнман мастерски начинает с простых, интуитивно понятных вещей (часто с бытовых примеров), а затем шаг за шагом подводит к сложнейшим концепциям. Его объяснения полны аналогий, мысленных экспериментов и ярких метафор, которые врезаются в память. Знаменитая лекция о законе сохранения энергии, начинающаяся с детской игрушки, — тому подтверждение.
▪️Фундаментальность и целостность картины мира. Лекции не являются сборником разрозненных фактов. Фейнман выстраивает единую, логичную структуру физики, от Ньютоновской механики до квантовой электродинамики. Он постоянно показывает связи между разными разделами, демонстрируя, что физика — это не набор отдельных курсов, а единая наука о фундаментальных законах.
▪️Честность и отсутствие догм. Фейнман не скрывает сложностей и «неудобных» мест в физике. Он прямо говорит о том, что наука еще не все знает, где есть пробелы в понимании и какие вопросы остаются открытыми. Эта интеллектуальная честность заразительна и мотивирует на собственные размышления.
▪️Блестящий стиль изложения. Текст сохранил живую, разговорную интонацию Фейнмана. Читая, будто слышишь его голос — энергичный, полный юмора и любви к своему предмету. Это делает даже самый сложный материал увлекательным.
Для кого эти лекции:
— Для студентов 1-3 курсов физико-математических и инженерных специальностей — как основное или дополнительное чтение для формирования глубокого понимания.
— Для преподавателей физики — как неиссякаемый источник вдохновения, идей и блестящих объяснений.
— Для любознательных людей с хорошей технической подготовкой (инженеров, программистов), которые хотят понять, «как устроен этот мир» на фундаментальном уровне.
— Для всех, кто ценит красоту научной мысли и хочет насладиться интеллектуальным стилем одного из гениев современности.
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
🧲⚡️Задачка по физике [электродинамика и магнетизм] для наших подписчиков: Почему поезд приходит в движение? Откуда возникает сила, толкающая вперед?
На видео простейший поезд на магнитах (из батарейки, магнитов и медного провода)
#физика #опыты #эксперименты #наука #science #physics #электродинамика #магнетизм #видеоуроки #схемотехника #радиофизика
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
😱 Физикам опять поставили шах и мат? Итак, перед вами perpetual motion machine with magnets: два шприца, на поршни приклеены неодимовые магниты, поршни шприцов прикреплены через проволочный коленчатый вал к ротору двигателя. Дают первоначальный импульс и поршни в шприцах начинают раскручивать генератор, к которому подключена лампочка и она светится. В чем подвох? Нарушает ли эта конструкция закон сохранения энергии?
Ключевая проблема: Как только магнит прошел точку максимального сближения и начинает удаляться, чтобы цикл повторился, вы должны снова преодолеть магнитное притяжение/отталкивание, но теперь уже в обратную сторону. То есть, та самая "магнитная пружина" теперь не толкает поршень, а мешает ему двигаться, и на преодоление этого сопротивления тратится энергия. Представьте шарик, который катится по волнистой поверхности. Скатившись с горки, он никогда не поднимется на следующую горку той же высоты из-за трения и потерь. Здесь то же самое.
Даже если бы с магнитами все было идеально (а это вообще так??), в системе есть множество источников потерь, на преодоление которых тратится энергия, вырабатываемая генератором:
1. Трение в механизмах: Трение в коленвале, в подшипниках ротора двигателя/генератора. Это главный "пожиратель" энергии.
2. Сопротивление воздуха: Движущиеся части (ротор, поршни) испытывают аэродинамическое сопротивление.
3. Трение поршней о стенки шприцов: Чтобы обеспечить герметичность, поршни плотно прилегают к стенкам, возникает значительная сила трения.
4. Магнитные потери: В генераторе при преобразовании механической энергии в электрическую происходят потери на нагревание обмоток, вихревые токи (токи Фуко) и т.д.
5. Нагрузка от лампочки: Сама лампочка, когда светится, — это и есть цель системы и главный потребитель энергии. Энергия, ушедшая на свет и нагрев лампочки, безвозвратно теряется системой.
Что происходит на самом деле? Вы даете первоначальный импульс (крутите пальцами коленвал). Вы сообщаете системе некоторый запас кинетической энергии. Магниты и правда помогают "подтолкнуть" поршни в нужный момент, делая движение более плавным и используя часть этой начальной энергии. Генератор начинает вырабатывать ток, и лампочка загорается. Но! Для вращения ротора генератора требуется приложить усилие (возникает тормозящий момент). Генератор не просто крутится — он "сопротивляется" вращению, потому что создает электричество. Энергия, запасенная вами при начальном толчке, очень быстро (за секунды или доли секунды) тратится. Но почему на видео всё работает? #задачи #опыты #электродинамика #физика #видеоуроки #fun #physics #science #наука #двигатели
🔔 Оксфордский электрический звонок: самый долгий научный эксперимент в мире, длящийся с 1840 года
⚡️ Вечный электромагнитный двигатель
😨 Запрещенный генератор свободной энергии с использованием метода якоря
⚡️ Генератор Постоянного Движения
🔧 Картонный вентилятор
🧲 Магнитный двигатель
💦 Фонтан Герона
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
🔥 Полезные вопросы по эффективности горения
По прошлому посту про реактивную горелку один из подписчиков задал очень хороший вопрос:
Зачем собирать такую гарелку-обогреватель, если можно просто сжечь бензин в тарелке и тепла будет столько же.
🔥 Индукционная закалка металла: нагрев и быстрое охлаждение 💦
Вы когда-нибудь видели, как раскалённую докрасна металлическую деталь за считанные секунды охлаждают мощными струями воды? Это один из самых эффектных процессов в металлообработке — индукционная закалка. то современный, высокоточный и очень эффективный метод поверхностной закалки. Его главная цель — сделать внешний слой детали исключительно твёрдым и износостойким, сохранив при этом вязкую сердцевину, которая не будет хрупкой и сможет выдерживать ударные нагрузки. Представьте себе шестерёнку или ось станка: их поверхность должна сопротивляться истиранию, а внутри они не должны ломаться. Индукционная закачка — идеальное решение для этого.
⏳ Как это работает? Физика процесса
1. Создание вихревых токов (токи Фуко) — Деталь помещают внутрь медной катушки (индуктора), по которой пропускают переменный ток очень высокой частоты. Этот ток создаёт вокруг катушки мощное, быстро меняющееся магнитное поле.
Когда в это поле попадает металлическая заготовка, в её поверхностном слое наводятся вихревые электрические токи. Именно они и разогревают металл. По сути, деталь нагревает сама себя изнутри!
2. Скин-эффект — Здесь вступает в дело ключевой физический принцип — скин-эффект. Переменный ток высокой частоты стремится течь не по всему сечению проводника, а только по его поверхности. Чем выше частота тока в катушке, тем тоньше разогреваемый слой. Это позволяет с хирургической точностью контролировать глубину закалки, просто меняя частоту генератора.
3. Мгновенное охлаждение (закалка) — Как только поверхностный слой металла раскаляется до нужной температуры (для стали это обычно 800-1000°C), его тут же обдают мощными струями воды или водяного тумана. Резкое охлаждение фиксирует кристаллическую структуру стали в напряжённом состоянии, превращая её в мартенсит — сверхтвёрдую и хрупкую фазу. Именно это и делает поверхность такой прочной. #физика #металлы #технологии #производство #наука #закалка #индукционныйнагрев
🧲 Электромагнитное торможение колебаний маятника
🔥 Индукционный нагрев
💫 «Гроб Мухаммеда»
🧲 Как работают трансформаторы?
⚡️ Основные физические понятия электродинамики (Леннаучфильм)
✨ Взаимодействие зарядов. Электростатическая индукция
💫 Исследование электрических полей. Опыт по физике
⚡️ Уравнения Максвелла ✨
⚙️ Электромагнитная подвеска 🧲
🟢 Эффект Мейсснера
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
💥 Первый лазер был изобретён американским физиком Теодором Майманом 16 мая 1960 года в исследовательской лаборатории Хьюза (Hughes Research Laboratories). Майман создал лазер вопреки мнению многих учёных, которые были уверены, что рубин не годится в качестве рабочей среды. 7 июля 1960 года на специально созванной пресс-конференции Майман объявил о создании лазера и рассказал о возможных областях его применения — связь, медицина, военная техника, транспорт, высокие технологии. Особенности конструкции:
▪️ В качестве активной среды — кристалл искусственного рубина ( оксид алюминия Al₂O₃ с небольшой примесью хрома Cr ).
▪️ Из кристалла был изготовлен стержень в виде цилиндра диаметром 1 и длиной 2 см, который в процессе работы подвергался облучению излучением импульсной газоразрядной лампы.
▪️ Резонатором служил резонатор Фабри-Перо, образованный серебряными зеркальными покрытиями, нанесёнными на торцы стержня.
▪️ Лазер работал в импульсном режиме, излучая свет с длиной волны 694,3 нм.
▪️ Майман предложил принцип накачки рабочего тела — короткими вспышками света от лампы-вспышки.
▪️ Зеркальные покрытия на торцах кристалла создавали положительную обратную связь, чтобы усилитель стал генератором.
▪️ Расчёты Маймана показали, что атомы хрома в кристалле рубина имеют подходящую систему энергетических уровней, которая делает возможной генерацию лазерного излучения.
▪️ Первый лазер Маймана стал отправной точкой для развития лазерных технологий. Лазеры стали незаменимыми инструментами в физике, химии, биологии и других научных дисциплинах, позволили учёным проводить более точные эксперименты и измерения.
▪️ Лазеры стимулировали дальнейшие исследования и инновации в области оптики и фотоники, привели к разработке новых типов лазеров, увеличению мощности и эффективности.
Импульсные лазеры мощнее непрерывных в плане мощности:
▫️Непрерывные лазеры характеризуются постоянной выходной мощностью, которая может достигать десятков киловатт. Это делает их идеальными для задач, требующих высокой мощности на протяжении длительного времени, таких как лазерная резка или сварка металлов.
▫️Импульсные лазеры работают иначе — они передают энергию в короткие, мощные вспышки. Это делает их менее энергоёмкими, поскольку импульсы могут достигать высокой пиковой мощности при минимальном общем энергопотреблении. Такой подход позволяет выполнять точные, деликатные работы, не перегревая материал.
Таким образом, для крупных производств, где необходима высокая мощность и стабильность, лучше подойдут непрерывные лазеры, а для точных задач, таких как микросварка, очистка поверхности или гравировка, рекомендуется использовать импульсные лазеры. #лазер #техника #science #физика #physics #производство
💥 Лазерная очистка поверхности старой монеты
💥 Лазерная резка
🔦 Лазерная сварка с разной формой луча
💥 Лазерное скальпирование микросхемы
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
🖥 Различия в создании строк на Java
Есть два самых популярных способа создания строк:
1 — String s1 = new String("Hello");
2 — String s2 = "Hello";
Разберем отличия.
▪️ 1. Место в памяти (Самое главное отличие) — Это отличие является корнем всех остальных различий.
🔸String s1 = new String("Hello"); (Оператор new)
➖ Создает новый объект в Куче (Heap), независимо от того, какая строка там уже существует.
➖ Каждый вызов new String("Hello") гарантированно создает новый, уникальный объект в памяти.
🔸String s2 = "Hello"; (Строковый литерал)
➖ Строка создается и помещается в специальную область памяти — String Pool (Пул строк), который находится внутри кучи.
➖ Механизм String Pool: Перед созданием новой строки JVM проверяет, нет ли уже строки с таким же значением в пуле. Если есть — переменной просто присваивается ссылка на существующий объект. Если нет — тогда в пуле создается новый объект.
Наглядная аналогия:
➖ new String("Hello") — покупка нового, уникального экземпляра книги, даже если она уже есть в библиотеке.
➖ "Hello" — взятие книги из библиотеки. Если книга есть — вы получаете именно её. Если нет — библиотека сначала покупает новую, а вы её берете.
▪️ 2. Поведение при сравнении (==). Оператор == сравнивает ссылки на объекты, а не их содержимое. Из-за различий в памяти поведение будет разным.
String s1 = new String("Hello");
String s2 = "Hello";
String s3 = "Hello";
System.out.println(s1 == s2); // false
System.out.println(s2 == s3); // trueSystem.out.println(s1.equals(s2)); // true (сравнивается содержимое "Hello")
System.out.println(s2.equals(s3)); // true
String s1 = new String("Hello"); — Может создать 1 или 2 объекта.String s2 = "Hello";String s1 = new String("Hello");
String s2 = s1.intern(); // Помещаем строку в пул (или получаем ссылку из пула)
String s3 = "Hello";
System.out.println(s1 == s2); // false, т.к. s1 все еще в куче
System.out.println(s2 == s3); // true, т.к. s2 и s3 ссылаются на один объект в пулеs1.intern() находит строку "Hello" в пуле (которая была создана при вычислении литерала внутри конструктора) и возвращает на неё ссылку, которую мы присваиваем s2.String s = "value";). Этот способ более эффективен по памяти и времени, так как использует механизм пула строк. #java #задачи #программирование #собеседования #IT #структуры_данных
〰️ Акустическая левитация — это метод взвешивания вещества в воздухе против силы тяжести с использованием давления акустического излучения от звуковых волн высокой интенсивности. Метод работает по тем же принципам, что и акустический пинцет, используя силы акустического излучения. Однако акустические пинцеты, как правило, представляют собой устройства небольшого размера, которые работают в текучей среде и в меньшей степени подвержены влиянию силы тяжести, тогда как акустическая левитация в первую очередь связана с преодолением силы тяжести.
Обычно используются звуковые волны на ультразвуковых частотах, таким образом, не создавая звука, слышимого людям. В первую очередь это связано с высокой интенсивностью звука, необходимой для противодействия силе тяжести. Однако были случаи использования слышимых частот.
Существуют различные методы генерации звука, но наиболее распространенным является использование пьезоэлектрических преобразователей, которые могут эффективно генерировать сигналы высокой амплитуды на желаемых частотах. Этим методом сложнее управлять, чем другими, такими как электромагнитная левитация, но его преимущество заключается в возможности левитации непроводящих материалов.
Хотя изначально акустическая левитация была статичной, она прошла путь от неподвижной левитации до динамического управления парящими объектами - способности, полезной в фармацевтической и электронной промышленности. Это динамическое управление было впервые реализовано с помощью прототипа с массивом квадратных акустических излучателей, похожих на шахматную доску, которые перемещают объект с одного квадрата на другой, медленно снижая интенсивность звука, излучаемого одним квадратом, при одновременном увеличении интенсивности звука из другого, позволяя объекту перемещаться практически вертикально вверх. Совсем недавно разработка плат преобразователей с фазированной антенной решеткой позволила более произвольно управлять несколькими частицами и каплями одновременно. Недавние достижения также привели к значительному снижению цены на эту технологию. «TinyLev» — это акустический левитатор, который может быть сконструирован из широко доступных недорогих готовых компонентов и одной рамки, напечатанной на 3D-принтере.
Первая демонстрация возможности акустической левитации была сделана в экспериментах с трубкой Кундта в 1866 году. Эксперимент в резонансной камере продемонстрировал, что частицы могут собираться в узлах стоячей волны силами акустического излучения. Однако первоначальный эксперимент проводился с целью расчета длин волн и, следовательно, скорости звука внутри газа.
Первая левитация была продемонстрирована Бюксом и Мюллером в 1933 году, которые левитировали капли спирта между кристаллом кварца и отражателем. Следующий шаг вперед был сделан Хилари Сент-Клер, которая интересовалась силами акустического излучения в первую очередь для их применения при агломерации частиц пыли для использования в горнодобывающей промышленности. Он создал первое электромагнитное устройство для создания амплитуд возбуждения, необходимых для левитации, затем перешел к левитации более крупных и тяжелых предметов, включая монету.
#физика #наука #science #physics #акустика #волны #опыты #эксперименты #видеоуроки
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
📚 Книги по Методам Математической Физики (ММФ)
💾 Скачать книги
Математическая физика — теория математических моделей физических явлений. Она относится к математическим наукам; критерий истины в ней — математическое доказательство. Однако, в отличие от чисто математических наук, в математической физике исследуются физические задачи на математическом уровне, а результаты представляются в виде теорем, графиков, таблиц и т. д. и получают физическую интерпретацию. При таком широком понимании математической физики к ней следует относить и такие разделы механики, как теоретическая механика, гидродинамика и теория упругости.
☕️ Для тех, кто захочет задонать на кофе: ВТБ: +79616572047 (СБП)
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
⚡️ Самодельная зажигалка с дугой от батарейки на 3.7 V
Принцип работы основан на импульсном повышающем преобразователе . Можно использовать катушку индуктивности (повышающий трансформатор) для создания высоковольтного импульса, который пробивает воздушный зазор. Схема генерирует импульсы высокого напряжения (тысячи вольт), достаточные для создания болезненного удара током.
⚠️ Никогда не замыкайте выходные электроды напрямую. Это мгновенно выведет компоненты из строя. Используемая батарейка AAAA имеет небольшую емкость, но при коротком замыкании может сильно нагреться. Дуга имеет очень высокую температуру. Не прикасайтесь к ней и не направляйте на легковоспламеняющиеся материалы. Держите зажигалку так, чтобы дуга не касалась металлических частей плиты, чтобы избежать короткого замыкания.
По сути у нас схема блокинг-генератора на одном транзисторе. Это классическая и очень эффективная схема для таких задач. Опишем примерный принцип работы:
1. Ток от батареи течет через первичную обмотку катушки, открывая транзистор.
2. Магнитное поле в катушке накапливает энергию.
3. В определенный момент ток перестает расти, и поле начинает схлопываться.
4. Это схлопывание создает во вторичной (высоковольтной) обмотке короткий импульс высокого напряжения, который и создает дугу.
Необходимые компоненты:
1. Источник питания: 1 батарейка AAAA (3.7V)
2. Транзистор: NPN, желательно мощный и высоковольтный. Идеально подойдут: 2N3055 , MJE13007 , BD139, КТ815.
3. Резистор: 1 кОм (R1), мощностью 0.25 - 0.5 Вт.
4. Катушка индуктивности (сердечник): Лучше всего подойдет ферритовый стержень от старого радиоприемника. Можно разобрать ненужный импульсный трансформатор или дроссель.
5. Обмоточный провод:
— Первичная обмотка (толстая): Медный эмалированный провод диаметром 0.5 - 0.8 мм. Длина ~1 метр.
— Вторичная обмотка (тонкая): Медный эмалированный провод диаметром 0.1 - 0.2 мм. Длина ~5-10 метров.
6. Электроды: Два оголенных провода или кусочки вольфрамового электрода (идеально, так как они не обгорают). Можно использовать толстые канцелярские скрепки.
7. Корпус и монтаж: Монтажная плата или кусок текстолита, провода, кнопка без фиксации (опционально, но желательно для экономии батареи), термоусадка/изолента.
#физика #схемотехника #электродинамика #опыты #эксперименты #physics #видеоуроки #электроника #science
🔥 Свечение газов вблизи катушки Тесла
⚡️ Arduino в качестве управляющего элемента в большом станке — это возможно
💽 Самые массовые HDD Seagate ST-225
💥 Лазерное скальпирование микросхемы
📕 Основы микроэлектроники [2001] Степаненко И.П.
📘 Практикум начинающего радиолюбителя [1984] (2-е изд., перераб. и доп.) Борисов В.Г.
⚡️ Ионофон
📚 Искусство схемотехники, 4-е издание (в 3 томах) [1993—2014] Пауль Хоровиц, Уинфилд Хилл
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
📚 Математический анализ (в 2-х частях) [1975] Липман Берс
💾 Скачать книги
✏️ «Числа управляют миром», – говорили пифагорейцы. Но числа дают возможность человеку управлять миром, и в этом нас убеждает весь ход развития науки и техники наших дней. ( А. Дородницын — советский математик, геофизик и механик. Академик АН СССР (1953) и РАН. Герой Социалистического Труда (1970). )
☕️ Для тех, кто захочет поддержать донатом на кофе:
Карта ВТБ: ( СБП: +79616572047 )
Карта Сбер: ( СБП: +79026552832 )
ЮMoney: 410012169999048
Перед вами не просто старый учебник, а одна из лучших книг для первого знакомства с матанализом. Если Зорич кажется вам слишком формальным, а Фихтенгольц — слишком громоздким, Берс станет идеальным компромиссом.
#подборка_книг #математика #задачи #математический_анализ #высшая_математика #math #calculus
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
🧲 Магнитная левитация волчка в потенциальной яме индукции внешнего магнитного поля 💤
Над платформой с магнитами (постоянными или катушками с током) раскручивают волчок, а затем убирают подставку — и он продолжает парить и крутиться в воздухе. Какая физика в основе?
▪️ 1. Магнитная левитация: В основании волчка и на подставке установлены сильные неодимовые магниты, обращенные друг к другу одноименными полюсами (север к северу или юг к югу). Они отталкиваются, создавая силу, направленную против гравитации. Этой силы как раз хватает, чтобы удерживать вес волчка в воздухе.
▪️ 2. Гироскопический эффект (стабилизация): Одного отталкивания мало. Если бы волчок не вращался, он бы просто перевернулся, так как положение «вверх тормашками» на отталкивающих магнитах неустойчиво. Но раскрученный волчок — это гироскоп. Гироскоп стремится сохранить ориентацию своей оси вращения в пространстве. Эта гироскопическая стабильность не дает волчку опрокинуться и заставляет его прецессировать вокруг магнитной оси, оставаясь в устойчивом парении.
📐 Особенности конструкции:
1. Сильные магниты: Обычно это неодимовые (NdFeB) магниты. От их силы зависит высота левитации.
2. Диамагнитный стабилизатор (секретный ингредиент): В самых стабильных конструкциях снизу часто устанавливают пластину из диамагнетика (например, пиролитического графита или меди). Диамагнетики слабо отталкиваются от любого магнитного поля. Эта пластина создает дополнительную «восстанавливающую силу», которая не дает волчку улететь в сторону и делает левитацию невероятно стабильной. Без нее волчок было бы очень сложно удержать в центре.
3. Идеальный вес и балансировка: Волчок должен быть идеально сбалансированным. Его вес должен в точности компенсироваться магнитной подъемной силой на определенной высоте.
👨🔬 Кто первый? Хотя подобные эффекты изучались и раньше, популяризатором именно этой элегантной демонстрации с волчком считается американский физик Рой Харриготен (Roy Harrigan), который запатентовал подобное устройство в начале 1980-х. Позже, в 2000-х, профессор Ларри Спир (Larry Spring) и знаменитый популяризатор науки Профессор Магги (Prof. Maggy) из Англии доработали и показали миру этот опыт в своих лекциях, сделав его вирусным. Парящий волчок — это не иллюзия, а физическая система, где магнитное отталкивание борется с гравитацией, а гироскопический эффект обеспечивает устойчивость. #видеоуроки #physics #физика #опыты #электродинамика #электричество #магнетизм #эксперименты #научные_фильмы
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
🧲 Магия, которую объясняет физика: Диамагнитная левитация ⚡️
Есть материалы, которые настолько «не любят» магнитные поля, что отталкиваются от них. Их называют диамагнетиками. В отличие от ферромагнетиков (железо, магнит), которые притягиваются, диамагнетики всегда выталкиваются из магнитного поля.
Когда диамагнетик помещают в сильное магнитное поле, в его атомах наводятся микроскопические токи, которые создают собственное магнитное поле, направленное строго против внешнего. Получается мини-война полей, и предмет парит!
🐸 Самый знаменитый пример — левитирующая лягушка (да, ученые действительно заставили лягушку парить в мощном пол соленоида!). Но для этого нужны огромные поля (соленоид с большим током при очень низких температурах и с индукцией около 10 Тл.)
Более доступный и красивый эксперимент, который вы могли видеть: магнит, левитирующий над сверхпроводником. Сверхпроводник в состоянии сверхпроводимости — идеальный диамагнетик, он выталкивает магнитное поле с огромной силой (эффект Мейснера).
А самый простой домашний эксперимент: графитовый стержень от карандаша, парящий над мощными неодимовыми магнитами, выстроенными в ряд. Графит — отличный диамагнетик! Сила отталкивания очень слаба. Чтобы поднять что-то тяжелое, нужны невероятно мощные магниты. Но для небольших объектов магия становится реальностью. Принцип: Под воздействием внешнего магнита в атомах диамагнетика возникают микротоки. Они создают свое поле, которое является полной противоположностью внешнему. Как два одинаковых полюса магнита, которые отталкиваются.
Элемент 83 (Висмут) является самым диамагнитным элементом. Здесь небольшой неодимовый магнит плавает между двумя 10-миллиметровыми кубами из 99% висмута, которые удерживаются в точной конфигурации за счет трения о параллельные стенки акриловой сборки. Диамагнитные вещества имеют собственные магнитные поля только тогда, когда они помещены во внешнее магнитное поле от другого источника — здесь крошечный кубический магнит создает поле. Диамагнитные поля довольно слабые, поэтому мощный цилиндрический неодимовый магнит расположен над кубами и отрегулирован так, чтобы помочь поднять крошечный кубический магнит против силы тяжести.
✨ Охлаждение сверхпроводника жидким азотом способствует его следованию вдоль магнитной ленты (Эффект Мейсснера)
Диамагнетики: Это материалы, такие как пиролитический графит (сильный диамагнетик), медь, висмут, вода и даже человеческое тело.
Противодействие полю: Когда диамагнетик помещают в сильное внешнее магнитное поле (создаваемое неодимовыми магнитами), в материале индуцируются слабые токи. Эти токи создают собственное магнитное поле, которое всегда направлено противоположно внешнему полю.
Левитация: Возникает сила магнитного отталкивания, которая стремится вытолкнуть диамагнетик из области сильного магнитного поля в область более слабого. Если эта сила отталкивания становится больше, чем сила тяжести, действующая на объект, то объект левитирует.
Пиролитический графит — это один из самых сильных диамагнетиков при комнатной температуре, что делает его идеальным материалом для наглядной демонстрации левитации без использования дорогостоящих сверхпроводников или экстремально сильных магнитных полей.
Неодимовые Магниты (N-S-N-S-N): Служат для создания поля захвата (так называемой магнитной ловушки). Чередование полюсов (N-S-N-S-N) создает сильный градиент магнитного поля (резкое изменение напряженности поля). Именно градиент, а не просто сила поля, необходим для устойчивой левитации. Такая конфигурация магнитов удерживает тонкие пластины графита в устойчивом положении: они не могут выскользнуть из "ловушки" и парят, не требуя внешнего контроля или энергии (помимо силы магнитов).
#видеоуроки #physics #физика #опыты #электродинамика #электричество #магнетизм #эксперименты #научные_фильмы
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib