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
⭐ Подборка полезных каналов для наших инженеров
🎥 Учебные фильмы — фильмы по физике, математике, программированию, технологиях, химии, биологии. Самые интересные видео для развития.
👾 Эпсилон — канал с книгами по информационной безопасности, IT технологиям, робототехнике и достижениям Computer Science.
💡 Репетитор IT men — блог с заметками преподавателя по физике, математике, IT, железе. Разборы интересных задач, рассуждения о науке, образовании и методах обучения.
🧬 Chemistry.Biology.Anatomy — канал для химиков, биологов и медиков.
⚙️ Техника .TECH — эстетика технологий различных времен
🧠 Псевдоинтеллектуал — канал в духе научной флудилки: шутки, философия, наука, споры, поводы для рефлексии.
🛞 V - Байкер — канал для любителей мото- и вело- тематики
🗣 Мыслитель — канал с лучшими мыслями современной философии
✏️ Physics.Math.Code — чат по серьезным вопросам по физике, математике, программированию и IT в целом.
📝 Техночат — обсуждаем технические книги и посты канала Physics.Math.Code
👺 Hack & Crack [Ru] — обсуждаем железо, gamedev, IT и информационную безопасность в контексте программирования.
🎞 Наука в .MP4 — обсуждаем видеоуроки и научные фильмы канала Учебные фильмы . Делимся идеями о том, что можно посмотреть по научной тематике
🔩 Техника — чат с обсуждениями старых и современных технологий.
🧪 Химия.Биология.Анатомия — чат любителей химии, биологии, медицины.
📖 Заметки преподавателя — чат для преподавателей по физ-мату и IT. Обсуждаем интересные задачи.
🙂 Чат псевдоинтеллектуалов — флудилка для тех, кто любит поговорить о науке с юмором, и о всяком и о в целом.
🗣 Мыслители — чат для философских рассуждений о жизни
⚡️ Лучшая подборка экспериментов связанных с током [МИФИ Гервидс Валериан Иванович]
Рассмотрим в этой заметке подборку экспериментов, которые определили электродинамику.
▪️ 1. Эрстед (1820): ток рождает поле
Канонический пример «случайного» открытия. Компас, провод, батарея — и стрелка отклоняется. Важный момент: эксперимент напрямую показал связь электричества и магнетизма, положив начало максвелловской теории. Это был удар по концепции дальнодействия.
▪️2. Ампер (1820-е): сила, которая всё свела в систему
Эрстед увидел действие тока на магнит. Ампер задался вопросом: а действуют ли друг на друга сами проводники с током? Серия остроумных «весовых» экспериментов с контурами разной формы привела к точному закону силы. Физическая суть: магнитное поле — релятивистский эффект движения зарядов, но Ампер вывел это чисто эмпирически.
▪️3. Майкл Фарадей (1831): от магнита к току
Обратная задача: может ли магнит создавать ток? Знаменитые опыты с кольцами железа, катушками и магнитом. Ключевое наблюдение: ток возникает лишь при изменении магнитного потока. Так родилось понятие электромагнитной индукции — основа всей электроэнергетики.
▪️4. Эффект Холла (1879): квантовая механика в классическом проводнике
Поместите проводник с током в перпендикулярное магнитное поле — возникает поперечная разность потенциалов. Казалось бы, простое следствие силы Лоренца. Но! В полупроводниках и при низких температурах холловское сопротивление квантуется. Этот опыт — мост между классической электродинамикой и квантовой теорией твердого тела.
▪️5. Эксперимент Франка — Герца (1914): ток как доказательство квантования
Ток через пары ртути в вакуумной трубке падал при определенных напряжениях на сетке. Почему это о токе? Потому что это прямое доказательство дискретных уровней энергии атомов через измерение тока! Электроны, ускоряемые полем, теряют энергию только порциями. Блестящая демонстрация квантового мира через макроскопический сигнал.
▪️6. Квантовый эффект Холла (Клаус фон Клитцинг, 1980)
Развитие классического эффекта. В двумерном электронном газе при сверхнизких температурах и сильных полях холловская проводимость квантуется с невероятной точностью. Эталон сопротивления, основанный на фундаментальных константах (ℎ/𝑒²). Эксперимент, показавший топологическую природу некоторых фаз вещества.
🔬 Что объединяет эти опыты? Здесь ток не абстракция, а величина, измеряемая по отклонению стрелки, движению рамки, падению на вольт-амперной характеристике. Каждый эксперимент открывал новый пласт реальности: связь полей, сила, индукция, квантование. Ваш любимый классический эксперимент с током? Делитесь в комментариях. #видеоуроки #physics #физика #опыты #электродинамика #электричество #магнетизм #эксперименты #научные_фильмы
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
🔸 Когда хаос становится порядком: спонтанная синхронизация метрономов
Вы когда-нибудь видели, как десяток метрономов, запущенных вразнобой, волшебным образом начинают качаться и щёлкать абсолютно синхронно? Рассмотрим с точки зрения физики это фундаментальное явление, встречающееся в природе.
Возьмите несколько механических метрономов, поставьте их на одну общую подвижную платформу (например, доску, лежащую на двух цилиндрах или банках), и запустите их с разной фазой. Сначала — какофония щелчков. Но через 1-2 минуты происходит чудо: все маятники качаются вместе, а их щелчки сливаются в один громкий и чёткий такт.
▪️1. Ключ — подвижная платформа. Если бы метрономы стояли на массивном столе, они никогда бы не синхронизировались. Но здесь они стоят на лёгкой доске, которая может немного кататься из стороны в сторону.
▪️2. Слабые связи. Каждый метроном через свои "ножки" толкает доску вправо-влево в ритме своих колебаний. Эти толчки ничтожно малы, чтобы мгновенно повлиять на соседа.
▪️3. Обратная связь. Вот главный момент: когда несколько метрономов случайно оказываются в похожей фазе (например, качаются влево), их совокупный толчок становится сильнее. Он сдвигает всю платформу чуть заметнее.
▪️4. Обновление ритма. Этот сдвиг платформы влияет на все метрономы одновременно. Тем, чей ритм был близок к общему импульсу, он помогает — они получают маленький "пинок", подстраиваясь ещё больше. Тем, кто "идёт не в ногу", сдвиг платформы, наоборот, немного мешает, тормозит или ускоряет их — фактически, заставляя сбить свой ритм.
▪️5. Усиление порядка. Процесс нарастает, как снежный ком: чем больше метрономов случайно попадает в общий ритм, тем сильнее их общий толчок, тем жёстче он "дисциплинирует" оставшихся "одиночек". В конце концов, побеждает самый энергетически выгодный для всей системы режим — полная синхронизация.
Этот эксперимент — красивая модель для понимания синхронизации в нашем мире:
— Биология: клетки сердца-водители ритма синхронизируются, чтобы биться как один.
— Инженерия: так синхронизируются генераторы в энергосистемах.
— Природа: так вспыхивают синхронно светлячки или кричат цикады.
Порядок может рождаться из хаоса сам по себе, если есть хотя бы слабая связь между элементами системы. Это свойство всего мироздания — от атомов до галактик.
#механика #волны #колебания #физика #physics #видеоуроки #задачи #опыты #эксперименты #синхронизация
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
💠 Технология восстановления сколов и трещин на стекле основана на ремонте с помощью специальной смолы с высокой прозрачностью. Это не эпоксидка или бытовой клей. Здесь есть несколько очень важных характеристик:
▫️ Высокая прозрачность (коэффициент преломления близок к коэффициенту преломления стекла — около 1.5). Это критически важно, чтобы отремонтированное место было незаметным.
▫️ Низкая вязкость. Она должна быть достаточно жидкой, чтобы проникнуть в мельчайшие трещины под действием капиллярных сил и вакуума.
▫️ Высокая адгезия к стеклу. Прочное сцепление на молекулярном уровне.
▫️ Устойчивость к УФ-излучению. Не желтеет и не мутнеет со временем.
▫️ Полимеризация под УФ-светом. После заполнения трещина "засвечивается" специальной УФ-лампой, которая затвердевает смолу за несколько минут.
А теперь к физике процесса. Просто залить скол не получится. Нужно вытеснить воздух из трещины и полностью заменить его смолой, создав монолитную, прозрачную структуру. Почему нельзя оставлять воздух? Помните геометрическую оптику, а именно закон Снеллиуса? Так вот на базе этого закона можно понять, что коэффициенты преломления воздуха ~1.0, а стекла ~1.5, а значит на границы стекло-воздух внутри трещины всегда будет преломление света, которое будет создавать блики, тени, радугу. У смолы коэффициент близок к стеклу, поэтому трещину можно сделать (почти) невидимой.
Другой важный момент — прочность. Воздушные пузырьки — это микрополости, которые ослабляют структуру и являются концентраторами напряжения. Под нагрузкой (вибрация, перепады температуры, давление мойки) трещина может пойти дальше.
Как происходит процесс с точки зрения физики:
▪️Этап 1: Подготовка и установка мостика (инжектора). Трещина тщательно очищается. На нее устанавливается специальный инструмент — мостик или инжектор. Он герметично приклеивается к стеклу, имея два отверстия: сверху — резервуар для смолы, снизу — канал, ведущий прямо в сердцевину скола.
▪️Этап 2: Создание вакуума (откачка воздуха) — ключевая фаза. К инжектору подключается вакуумный насос (ручной или автоматический). Воздух из внутренней полости скола и разветвлений трещины откачивается. Давление внутри трещины становится ниже атмосферного. Удаление влаги и загрязнений: Вакуум испаряет микроскопические капли влаги, которые всегда есть в трещине. Разряжение помогает ослабить сжатие осколков стекла друг относительно друга, микроскопически приоткрывая трещину для лучшего проникновения смолы. Создается перепад давления, который в следующем этапе буквально затолкнет смолу в самые отдаленные уголки трещины.
▪️Этап 3: Заливка смолы под давлением. После создания вакуума, в резервуар инжектора сверху наливается прозрачная смола. Теперь к смоле в резервуаре прикладывается атмосферное давление (~1 бар), а внутри трещины — разрежение. Этот перепад давления становится движущей силой.
— Капиллярный эффект: Благодаря низкой вязкости, смола начинает самопроизвольно подниматься вверх по микротрещинам, как вода по тонкой трубке.
— Давление атмосферы: Атмосферное давление, действуя на смолу в резервуаре, дожимает ее, преодолевая силы поверхностного натяжения и заполняя даже те полости, куда капиллярный эффект не дотянулся.
— Вытеснение остатков воздуха: Смола, движущаяся от центра к краям, выталкивает остатки воздуха к периферии, где они могут выйти через микронеплотности (если трещина сквозная) или просто раствориться в смоле под давлением.
▪️Этап 4: Полимеризация УФ-светом. Когда трещина заполнена (это видно визуально — смола перестает убывать из резервуара), на нее направляют мощную УФ-лампу. Ультрафиолетовые фотоны инициируют химическую реакцию сшивания молекул смолы (полимеризацию), превращая жидкий полимер в твердый, прочный пластик, неразрывно связанный со стенками стекла.
▪️Этап 5: Финальная полировка. После удаления инжектора и излишков смолы место ремонта полируют специальной пастой, чтобы выровнять поверхность до оптической чистоты.
#физика #техника #наука #химия #гидродинамика #гидростатика
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
📝 Загадка для наших подписчиков
#geometry #math #наука #геометрия #science #математика #задачи
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
⚡️ Физика катушки Теслы: необычные свойства молний
Принцип работы основан на резонансном повышающем трансформаторе без сердечника. Первичная обмотка (немного витков) вместе с конденсатором образуют колебательный контур. Он запитывается от источника высокого напряжения (например, трансформатора от неоновой выкладки). Ключевой элемент — разрядник, который, пробегаясь, замыкает первичный контур, вызывая в нем затухающие высокочастотные колебания. За счет резонанса со вторичной обмоткой (тысячи витков) на ее верхушке возникает колоссальное напряжение в сотни кВ, создающее коронные разряды и стримеры.
🌀 А теперь малоизвестные факты:
▪️ 1. Главный секрет — не повышение напряжения, а РЕЗОНАНС.
Многие думают, что все дело в коэффициенте трансформации (отношении витков). Но сердце катушки Теслы — совпадение собственных частот первичного и вторичного контура. Только в резонансе энергия перекачивается из первички во вторичку эффективно и «порциями». Частота обычно в диапазоне 100-500 кГц.
▪️ 2. Разрядник — это не просто выключатель, а «фазовращатель».
В момент пробоя разрядника первичный контур начинает колебаться. Но когда разряд в разряднике гаснет (из-за расхождения контактов или дутья), происходит самое важное: цепь размыкается в момент, когда ток в первичке уже нулевой, а напряжение на конденсаторе — максимальное (но противоположной полярности). Это позволяет не гасить колебания и эффективно передавать энергию.
▪️ 3. Разряды бьют не в воздух, а в… землю (через емкость).
Вторичная обмотка и тороид (верхняя «шапка») образуют одну обкладку конденсатора. Вторая обкладка — это Земля, окружающие предметы и даже зритель. Между ними возникает огромная разность потенциалов. Когда напряженность поля превышает пробойную (~30 кВ/см), воздух ионизируется, и разряд устремляется к ближайшей «второй обкладке» — часто это заземленный предмет или человек.
▪️ 4. Почему лампы светятся без проводов?
Это емкостная связь. Тело человека или газ в лампе (даже энергосберегающей!) под действием быстропеременного высокочастотного поля катушки становится частью цепи. Токи смещения и проводимости в этом поле достаточны для зажигания газа или работы электроники. Это не «передача энергии по воздуху» в бытовом смысле, а ближнеполевое емкостное воздействие.
▪️ 5. Цвет разряда зависит от... воздуха.
Классические фиолетовые разряды — это свечение ионизированного азота. Но если добавить пары металлов (например, натереть электрод солью), цвет изменится. А если поместить разряд в инертную атмосферу, можно увидеть совсем другие оттенки.
Катушка Теслы — это гениальная демонстрация резонанса, емкостной связи и пробоя газов в высокочастотном поле. Она не создает «эфир» или «свободную энергию», но красиво иллюстрирует фундаментальные законы электродинамики, которые куда удивительнее любой мистики. #видеоуроки #physics #физика #опыты #электродинамика #электричество #магнетизм #эксперименты #научные_фильмы
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
💡 Карьерная программа Мини-СЕО как механизм ускоренной карьерной динамики в бигтехе
Т-Банк во второй раз открыл набор на свою карьерную программу Мини-СЕО для студентов и выпускников вузов технического профиля. Суть программы: участники шесть месяцев работают под прямым руководством топ-менеджеров над стратегически важными проектами компании. Здесь отсутствует стадия вспомогательных задач, так как участник погружается сразу в зону принятия решений.
На участие в первом потоке претендовали более 6 000 человек. Отбор прошли студенты и выпускники Бауманки, ВШЭ, ИТМО, МГУ и РАНХиГС, победители и призеры всероссийских олимпиад, хакатонов и кейс-чемпионатов, создатели стартап-проектов.
Ниже выделили основные атрибуты программы:
▪️Прямая связь с топ-менеджером и работа над стратегически важными проектами с первого дня — участник сможет мыслить сразу в логике влияния на процессы компании.
▪️Задачи нового сезона программы сосредоточены вокруг GenAI-агентов, LMM-продуктов, adtech, AI-решений в маркетинге и сложных платформ — то есть работа с настоящими технологическими контурами крупной бигтех-компании.
Участники, показавшие лучшие результаты, смогут продолжить карьеру в компании. Программа ориентирована на участников, обладающих знаниями в области математики и программирования и рассматривающих карьеру в бигтехе или планирующих запуск собственного технологического бизнеса.
#программирование #it #разработка #работа #образование
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
💡 Друзья, расскажите про свои истории успеха в области IT-технологий. Что вас мотивировало? Чего и в каком возрасте вы смогли достичь? Был ли этот путь тяжелый или у вас выстрелило первое же приложение, которое вы с успехом монетизировали? Сколько лет вам понадобилось, чтобы получить желаемую профессию? Было ли у вас тематическое образование в ВУЗе или вы пришли в программирование из абсолютно другой области? Как вы считаете, играет ли роль возраст человека? Многим будет полезно и интересно почитать истории реальных людей.
📝 Это же обсуждение в нашей группе VK
#программирование #it #разработка #работа #образование
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
📚 Курс высшей математики [5 томов] [2010] Смирнов В.И.
Фундаментальный учебник по высшей математике, переведенный на множество языков мира, отличается, с одной стороны, систематичностью и строгостью изложения, а с другой простым языком, подробными пояснениями и многочисленными примерами. В первом томе изложены функциональная зависимость и теория пределов, понятие о производной и интеграле, ряды и их приложения к приближенным вычислениям, функции нескольких переменных, комплексные числа, начала высшей алгебры и интегрирование функции.
📗 Курс высшей математики (том I)
📗 Курс высшей математики (том II)
📗 Курс высшей математики (том III, часть I)
📗 Курс высшей математики (том III, часть II)
📗 Курс высшей математики (том IV, часть I)
📗 Курс высшей математики (том IV, часть II)
📗 Смирнов В.И. - Курс высшей математики (том V)
Ценность данных книг — систематичность и глубине внутри заданных тем. В условиях обилия сжатых пособий и онлайн-курсов труд Смирнова выполняет роль устойчивого фундамента, к которому можно обращаться для устранения пробелов в понимании или для поиска развёрнутых объяснений классических результатов. Однако его изучение требует значительного времени и математической культуры, а потому сегодня он чаще используется как справочно-теоретическое дополнение к более современным ресурсам.
#математика #высшая_математика #подборка_книг #math #maths #матан #calculus #математический_анализ
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
Онлайн-школа системного моделирования в Engee
Школа показывает полный инженерный цикл моделирования сложных технических систем так, как он реально применяется в промышленных проектах.
⭐️физическое 1-D моделирование
⭐️дискретные системы и конечные автоматы
⭐️цифровая обработка сигналов (ЦОС)
⭐️интеграция внешнего кода и оборудования
Старт: 18 февраля
Формат: онлайн, полностью бесплатно
По завершении школы — сертификат (есть возможность оформить гос образца)
Занятия ведут инженеры ЦИТМ «Экспонента», научные руководители — руководители профильных направлений.
🔗 Регистрация в Школу
🟡 Интересный вопрос из чата физиков: про e-лектрон и его m-ассу
Прежде всего нужно понять, что масса (особенно в квантовом микромире) это не то, что мы можем положить на весы. Это мера энергии (!) Поэтому масса может быть у протона, электрона и даже фотона (частица электромагнитного излучения). Звучит как сюрреализм, но я повторюсь — масса = мера энергии частицы/волны/колебания.
Всё это идет, начиная с волновой физики школьного уровня, а потом заканчивая специальной теорией относительности Эйнштейна. Многие моменты кажутся неинтуитивными.
Масса электрона (как и любой другой частицы) увеличивается с ростом скорости не потому, что он физически "утяжеляется", а потому что для его разгона требуется все больше и больше энергии. Это энергия проявляет себя как инертность (сопротивление изменению скорости), что мы и интерпретируем как рост релятивистской массы. Это можно воспринимать и как коэффициент перед массой покоя, а можно воспринимать как изменяющуюся массу.
Важно разделить два понятия:
🟡1. Масса покоя (m₀): Это фундаментальная и неизменная характеристика частицы. Это масса, измеренная в системе отсчета, где частица неподвижна. У электрона m0 постоянна и равна примерно m₀ ~ 9.11e-31 кг.
🟡2. Релятивистская масса (m): Это кажущаяся масса, которая зависит от скорости частицы v относительно наблюдателя. Она определяется формулой: m = m₀ / √ (1 - υ² / c²) , где c — скорость света в вакууме.
Причина увеличения — структура пространства-времени. Специальная теория относительности постулирует:
🔹1. Скорость света в вакууме постоянна и одинакова для всех наблюдателей.
🔹2. Законы физики одинаковы во всех инерциальных системах отсчета.
Из этих постулатов следует, что пространство и время не абсолютны, а связаны в единый континуум. Чтобы сохранить постоянство скорости света для всех наблюдателей, при движении с околосветовыми скоростями происходит:
🔵Замедление времени (релятивистское замедление времени для движущегося объекта).
🔵Сокращение длины (в направлении движения для движущегося объекта).
🔵Рост энергии и импульса.
Почему энергию интерпретируют как массу? Формула, которую бездумно пихают везде, в логотипы, в обои, в картинки. E = m⋅c². Это уравнение говорит о эквивалентности массы и энергии.
Полная энергия движущейся частицы выражается формулой: E = m⋅c² = m₀⋅c² / √ (1 - υ² / c²) = γ⋅m₀⋅c² [ γ —коэффициент, который называют Лоренц-фактором ]
Исследуя формулу математически, мы можем увидеть, что когда скорость приближается к скорости света υ → с, то γ → ∞, полная энергия стремится к бесконечности. Теоретически, это означает, что для разгона частицы до скорости света потребовалась бы бесконечная энергия, что невозможно.
❓Вопрос к читателю: Фотон двигается со скоростью света. Значит его энергия бесконечна. Почему фотон не убивает человека, в которого он попадает?
Чтобы разогнать электрон, вы сообщаете ему энергию. Эта энергия не может просто исчезнуть. Она увеличивает полную энергию системы. Поскольку инертность тела (его сопротивление ускорению) определяется не только массой покоя, но и всей энергией в системе, чем больше кинетическая энергия электрона, тем сложнее его дальше ускорить. Это сопротивление дополнительному ускорению и воспринимается как увеличение инертной массы. В классической механике это бы означало, что для F = m⋅a — при постоянной силе F ускорение начало бы становиться меньше.
Почему электрон/протон не может достичь скорости света?
Из формулы видно, что при υ = c знаменатель обращается в ноль, а релятивистская масса и энергия становятся бесконечными. Ускорить объект с бесконечной инертностью невозможно ни с какой конечной силой. Поэтому скорость света является предельной для любых частиц, имеющих массу покоя.
Некоторые физики считают понятие "релятивистской массы" устаревшим:
1. Масса покоя — это единственная "настоящая" масса частицы, ее инвариант, не зависящий от системы отсчета.
2. Эффект, который раньше объясняли ростом массы, правильнее описывать через рост импульса. p = m₀⋅υ² / √ (1 - υ² / c²)
💡 Репетитор IT men // @mentor_it
🔥Индукционная закалка — метод термической обработки металлов, основанный на нагреве поверхностного слоя детали токами высокой частоты (ТВЧ) с последующим быстрым охлаждением. Позволяет получить твёрдую износостойкую поверхность при сохранении вязкой сердцевины, что важно для деталей, работающих в условиях интенсивного трения и ударных нагрузок.
⏳ 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
💥 Адиабатическое сжатие может привести к возгоранию керосина
Керосин (др.-греч. κηρός — «воск») — горючая смесь жидких углеводородов (от C₈ до C₁₅) с температурой кипения от +150 до +250 °C, прозрачная, бесцветная (или слегка желтоватая), слегка маслянистая на ощупь, получаемая путём прямой перегонки или ректификации нефти. Керосин применяют как реактивное топливо в самолётах и ракетах (авиационный керосин), горючее при обжиге стеклянных и фарфоровых изделий, для бытовых нагревательных и осветительных приборов (керосин осветительный), в аппаратах для резки металлов, как растворитель (например, для нанесения пестицидов), в качестве рабочей жидкости в электроэрозионных станках, сырья для нефтеперерабатывающей промышленности. Керосин может использоваться как заменитель зимнего и арктического дизтоплива для дизельных двигателей, однако необходимо добавить противоизносные и цетаноповышающие присадки; цетановое число керосина около 40, ГОСТ требует не менее 45. Для многотопливных двигателей (на основе дизельного двигателя) возможно кратковременное применение чистого керосина и даже бензина АИ-80. Зимой допускается добавление до 20 % керосина в летнее дизельное топливо для снижения температуры застывания, при этом не ухудшаются эксплуатационные характеристики. Также керосин — основное топливо для проведения фаер-шоу (огненных представлений), из-за хорошей впитываемости и относительно низкой температуры горения. Применяется также для промывки механизмов, для удаления ржавчины. #механика #физика #physics #термодинамика #мкт #опыты
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
📚 Физика для любознательных [1969, 1970, 1973] [3 тома] Эрик Роджерс
Настоящий курс написан для тех, кто, не будучи физиком, хотел бы знать эту науку и понимать ее. Книга содержит теоретическую часть, задачи и указания к лабораторным занятиям в объеме одногодичного курса, читаемого в Принстонском университете студентам, для которых «техническая» физика не является профилирующим предметом, т. е. изучающим экономические, гуманитарные и общественные науки, а также студентам-медикам. Предлагаемый курс одинаково доступен как тем, кто изучал физику раньше, так и тем, кто не изучал ее совсем. Для усвоения материала нет необходимости прослушать подготовительный курс физики. Эта книга не заимствовала материала или трактовку обычного курса физики для высшей школы, так что она годна для широкого круга читателей.
📘 Том I. Материя. Движение. Сила [1969] Эрик Роджерс
📙 Том II. Наука о земле и Вселенной. Молекулы и энергия [1970] Эрик Роджерс
📗 Том III. Электричество и магнетизм. Атомы и ядра [1973] Эрик Роджерс
Не учебник в строгом смысле. Это подробные, обстоятельные беседы. Автор не ставит целью просто вбить формулы, он хочет, чтобы вы поняли — отчего небо голубое, почему велосипед устойчив, как работает холодильник.
Много внимания — простым, почти домашним экспериментам. Можно проверять самому. Математика есть, но она не доминирует над мыслью.
Книги старые, это чувствуется. Нет современных данных, где-то стиль немного наивный. Но в этом и сила: они учат физическому мышлению, а не просто пересказу фактов. После них многие концепции встают на свои места.
Не ждите сухой теории. Это прогулка с очень вдумчивым собеседником, который не спеша разложит всё по полочкам. Для своего времени — выдающиеся книги. И для нынешнего — отличное дополнение к более современным источникам.
#подборка_книг #физика #physics #олимпиады #задачи
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
🕯🔍 Шлирен-метод (от нем. Schlieren — оптическая неоднородность) — способ обнаружения оптических неоднородностей в прозрачных, преломляющих средах, и выявления дефектов отражающих поверхностей.
Иногда его называют методом Тёплера — по имени автора, немецкого физика Августа Тёплера.
Шлирен-метод, разработанный в 1864 году Августом Тёплером, является развитием предложенного в 1857 году теневого метода Леона Фуко, разработанного для контроля геометрии при изготовлении сферических зеркал телескопов. Заключался метод Фуко в том, что проверяемое зеркало освещали точечным источником света. В центр кривизны сферы помещали непрозрачный экран с острой кромкой, затеняющий в формируемом изображении точечный источник, но не препятствующий лучам, рассеянным зеркалом из-за нарушения геометрии. Позднее такой экран стали называть ножом Фуко.
Если поверхность зеркала была строго сферичной, нож, перекрывая основной световой поток точечного источника, равномерно затенял формируемое зеркалом изображение. Если сфера имела дефекты — формируемое изображение, в зависимости от знака и степени ошибки радиуса локальной кривизны, имело светлые или тёмные области. Ориентируясь по такой разной освещённости, проводили дошлифовку зеркала.
Шлирен-метод получил особенно широкое распространение для визуализации различных процессов в воздушной среде. Это относится, например, к исследованиям распределения плотности воздушных потоков образующихся при обтекании моделей в аэродинамических трубах, то есть, в авиационной технике. Применяется, также в механике жидкости, баллистике, изучении распространения и смешивания газов и растворов, исследовании теплообмена за счет конвекции и т. п.
#physics #наука #физика #термодинамика #эксперименты #опыты #видеоуроки #научные_фильмы
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
⚡️ Большие токи в нескольких витках провода вызывают существенное магнитное поле. Обратите внимание, что металлическая стружка намагничивается и подобна маленьким стрелочкам компаса располагается вдоль линий индукции магнитного поля. Разумеется в центре кольцевого витка поле перпендикулярно плоскости витка, что мы наблюдаем на видео. Как только ток отключают, то поле исчезает, что видно по осыпающейся металлической стружке, которая является косвенным детектором поля, а следовательно и большого тока. На картинке показан расчет для поля одного витка. А на видео точно N > 10 витков. Вот и получается, что суммарное магнитное поле ~ 0.01-0.02 [Тл]
Величина тока в сварочных проводах может достигать:
▪️ Для бытовых аппаратов — сила тока от 100 до 250 А
▪️ Для полупрофессиональных агрегатов — до 330 А
▪️ Для профессиональных аппаратов — до 500 А.
▪️ Для промышленных установок повышенной мощности — до 680 А.
В начале 19 века, когда Ампер провел серию своих знаменитых экспериментов, электричество и магнетизм по отдельности были достаточно хорошо описаны. Но почти никому в голову не приходило, что эти явления могут быть связаны. Магнетизм впервые упоминается еще в VIII веке до н. э. древними греками, когда был обнаружен магнетит — руда, способная притягивать металлы. Ее природа оставалась неизвестной, однако это не помешало китайским и европейским мореплавателям использовать магнетиты в компасах.
▫️В 1827 году вышла главная для всей жизни ученого книга: «Мемуары о математической теории электродинамических явлений, однозначно выведенных из опыта», в которой Ампер подвел итоги всех своих исследований и впервые употребил термин «Электродинамика».
▫️В 1820 году, параллельно с работой самого Ампера, его коллеги Жан-Батист Био (выдающийся ученый, член Академии наук) и Феликс Савар получили экспериментальные данные. На их основе Лаплас вывел формулу для нахождения вектора индукции магнитного поля. Закон получил название Био-Савара-Лапласа и стал чем-то базовым вроде закона Кулона в электростатике.
▫️В 1831 году Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, когда вращающийся вокруг катушки с проводником магнит приводил к появлению ЭДС в ней. По сути, появился первый электрогенератор. #магнитизм #опыты #физика #магнитное_поле #сварка #physics #ток #индукция #оптика #видеоуроки
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
⚡️ Опыты Фарадея 🧲
29 августа 1831 года знаменитый английский физик Майкл Фарадей после 10 лет экспериментов открыл явление электромагнитной индукции. Это явление состоит в возникновении ЭДС индукции в замкнутом контуре при изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром.
Некоторые опыты Майкла Фарадея, которые имеют наибольшее значение для теории электромагнетизма:
🔸 Опыт с катушкой и магнитом. Взаимодействие движущегося магнита и катушки, намотанной из проводника, порождает электрический ток. При введении магнита в катушку в цепи возникает электрический ток одного направления (стрелка гальванометра отклоняется, например, вправо), при выведении магнита из катушки стрелка отклоняется в противоположную сторону.
🔸 Опыт с двумя катушками. По одной из них пропускали ток, к другой был подключён гальванометр. В момент начала или окончания пропускания тока по первой катушке стрелка гальванометра, подключённого ко второй, колебалась. Этот опыт показывал, что не только магнетизм можно превратить в электричество, но и электричество в магнетизм.
Видеопримеры по теме:
🔥 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 🧲
#видеоуроки #physics #физика #опыты #электродинамика #электричество #магнетизм #эксперименты #научные_фильмы
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
💡Молодые ученые, студенты и школьники смогут получить финансовую поддержку для развития в ИТ
Т-Банк расширяет свою стипендиальную программу, которая запускается пятый год подряд. Всероссийская программа ставит своей целью финансовую поддержку молодых талантов, которые хотят глубже развиваться в науке и технической сфере.
🔍Рассмотрим конструкцию программы:
▪️Расширение пространства допуска. В дополнение к уже традиционным направлениям программы «Аналитика» и «Разработка» впервые открывается трек «Наука». Получить стипендию по новому направлению смогут молодые ученые — студенты вузов, которые развиваются в науке, имеют научные публикации и выступления на конференциях. Точка входа в стипендиальную программу также смещается до старта обучения в вузе — в этом году подать заявку могут ученики 11-классов. Для них и текущих первокурсников очной формы в вузах доступны направления «Аналитика» и «Разработка». Шанс на успех есть у кандидатов с хорошей успеваемостью, победами на олимпиадах и хакатонах, а также высоким рейтингом на Codeforces или Kaggle.
▪️Усиление финансовой поддержки. Размер ежемесячной стипендии в этом году увеличивается до 30 000 рублей. Для научного трека добавляется еще разовая выплата от 50 000 до 200 000 тысяч рублей за достижения высокого уровня, например, публикации в журналах мирового уровня Q1 и Q2 и выступления на международных конференциях категорий А и А*.
▪️Эмпирическая проверка. За четыре года программа получила более 37 600 заявок со всей России, стипендиатами стали 680 студентов, более 100 участников впоследствии вошли в штат Т-Банка. Совокупный объем поддержки с учётом нового сезона превысит 280 млн рублей. Это позволяет рассматривать программу не как разовую инициативу, а как воспроизводимый механизм отбора и выращивания кадров.
Помимо выплат, стипендиаты получают менторскую поддержку, доступ к образовательной базе Т-Образования, участие в профессиональном сообществе и упрощенный вход в Т-Банк — без ранних этапов отбора, сразу к техническим интервью и командам. Это снижает трение между обучением, исследованиями и практикой.
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
🫥 Как нейросеть распознает рукописную цифру или букву?
Процесс состоит из трех ключевых этапов:
1. Предобработка изображения: Подготовка цифры к анализу.
2. Извлечение признаков: Преобразование изображения в форму, понятную для нейросети.
3. Классификация: Собственно, определение цифры (0-9) с помощью нейросети.
🔍 Рассмотрим фундаментальные принципы распознавания:
▪️Изображение рукописной цифры (например, с сканера или планшета) делится на сетку пикселей. Чаще всего используется стандартный датасет MNIST, где каждая цифра — это черно-белое изображение 28x28 пикселей.
▪️Каждому пикселю присваивается число, обычно от 0 (белый) до 255 (черный), или нормализованное значение от 0.0 до 1.0.
▪️Эти 784 числа (28 * 28) и становятся входными данными для нейросети. Каждый пиксель — это один входной нейрон.
Раньше для извлечения признаков использовали сложные рукописные алгоритмы (анализ контуров, статистики), но сейчас сверточные нейронные сети (CNN / СНС) делают это автоматически и гораздо эффективнее.
🟡1. Сверточные нейронные сети (CNN) — идеально подходят для изображений. Они работают не с "плоским" набором из 784 пикселей, а учитывают их пространственную структуру (соседство).
Сверточные слои: Здесь используются фильтры (ядра), которые "скользят" по изображению. Каждый фильтр ищет определенные простые признаки: линии, углы, границы. Следующие слои комбинируют эти простые признаки в более сложные: части окружностей, пересечения и т.д. Весовые коэффициенты здесь — это именно значения внутри этих фильтров. Нейросеть в процессе обучения сама подбирает, какие фильтры (признаки) наиболее полезны для распознавания цифр.
— Слои подвыборки (пулинга): Упрощают карту признаков, оставляя самое важное и повышая устойчивость к небольшим сдвигам цифры.
— Полносвязные слои: В конце сети полученные сложные признаки подаются на обычные нейронные слои, которые взвешивают их значимость и принимают окончательное решение: "Это цифра 5 с вероятностью 92%".
🟡2. Классический многослойный перцептрон (MLP) — Более простая архитектура, которая, как вы описали, принимает на вход просто "плоский" вектор из 784 чисел. Она также имеет скрытые слои с весовыми коэффициентами и на выходе 10 нейронов (по одному на цифру). MLP может хорошо работать на MNIST (до 98% точности), но CNN надежнее и лучше обобщает.
🟡3. Другие алгоритмы (исторические и альтернативные):
— Метод опорных векторов (SVM): Эффективный классический алгоритм.
— K-ближайших соседей (K-NN): Простой алгоритм для сравнения с эталоном.
— Метод Хаара и гистограммы ориентированных градиентов (HOG): Классические методы ручного извлечения признаков.
— Random Forest: Ансамблевые методы на основе деревьев решений.
Как именно участвуют весовые коэффициенты? Рассмотрим упрощенную аналогию полносвязного слоя:
✔️У вас есть 784 входа (пикселя). Каждый вход соединен с нейронами следующего слоя.
✔️У каждой связи есть свой "вес" (weight) — это число, которое умножается на значение яркости пикселя.
✔️Нейрон суммирует все эти взвешенные входы, добавляет смещение (bias) и пропускает результат через функцию активации (например, ReLU), которая вносит нелинейность.
✔️В процессе обучения (на тысячах примеров с известными ответами) алгоритм обратного распространения ошибки постоянно подстраивает все эти веса, чтобы минимизировать ошибку. Синапсы с полезными признаками усиливаются, с бесполезными — затухают.
1. Вход: Изображение цифры → преобразуется в матрицу 28x28 чисел (яркость пикселей).
2. CNN (опционально, но желательно): Автоматически выделяет иерархию признаков (края → части цифр → целые цифры).
3. Классификация: Последние слои нейросети анализируют полученные признаки.
4. Выход: Вектор из 10 чисел (вероятностей). Выбирается цифра с максимальной вероятностью.
#глубокое_обучение #искусственный_интеллект #машинное_обучение #нейронные_сети #ИИ #AI
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
✈️ Космический несчастный случай: что делать, если ты «застрял в невесомости» и не можешь зацепиться?
Что, если эта невесомость из помощника превратится в ловушку? Представьте ситуацию: астронавт оттолкнулся в центре модуля, а вокруг — только пустота. Руки и ноги болтаются в воздухе, до любых стен, поручней и предметов невозможно дотянуться. Корабль летит, а ты неподвижно завис в его центре. Это штатная нештатная ситуация, к которой готовятся. И решение лежит не в области грубой силы, а в понимании фундаментальных законов физики.
Забудьте про плавание. В воздухе, в отличие от воды, отталкиваться не от чего. Махать руками бесполезно — это только закрутит вас вокруг своей оси. Нужно стать собой же реактивным двигателем.
▪️1. Закон сохранения импульса — ваш лучший друг. Всё, что у вас есть, — это вы сами и… воздух, которым вы дышите. И любой мелкий предмет, который может оказаться в кармане. Резко бросьте предмет в сторону, противоположную той, куда хотите лететь. Вы полетите в нужном направлении со скоростью (m/M)⋅u. Это самый элегантный и эффективный способ. Если карманы пусты, используйте собственную дыхательную систему. Сделайте глубокий вдох и резко выдохните в нужном направлении. Выдох создаст слабую, но достаточную реактивную тягу, чтобы вы медленно начали движение. Главное — цельтесь струёй воздуха точно, иначе вас закрутит.
▪️2. Используйте потоки воздуха. В замкнутом пространстве корабля вентиляция создаёт постоянные, хоть и слабые, воздушные потоки. Можно подставить ладонь, как парус, и очень медленно, но верно «дрейфовать» к ближайшей стене. Это метод для самых терпеливых.
▪️3. Разделение и скручивание тела. Этот метод требует тренировки (именно этому учатся в гидролабораториях). Можно резко согнуться или скрутить верхнюю часть тела относительно нижней. Это сместит ваш центр масс и может придать небольшое вращательное движение, которое, в итоге, может «закрутить» вас ближе к какой-то поверхности. Но он самый неточный и энергозатратный.
Эта гипотетическая ситуация — прекрасная иллюстрация того, как в экстремальных условиях спасает не сила и паника, а хладнокровие и знание базовой науки. На орбите твоим главным инструментом становится не мышца, а мозг, понимающий законы Ньютона. Так что в следующий раз, когда почувствуете себя беспомощно перед лицом проблемы, вспомните про астронавта, летящего к стене от брошенного карандаша. Иногда для движения нужен не толчок, а правильное, пусть и крошечное, действие.
🔭 Малоизвестные факты из астрономии для физиков
#физика #математика #астрономия #наука #невесомость #science #physics #задачи
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
🔄 Тороидальные вихри: кольца, которые правят миром — от дыма до термояда 🔸
Один из самых элегантных объектов в в гидро- и аэродинамике — ториях, или тороидальных вихрях. Эти структуры являются удивительными, в них математика, физика и инженерная мысль встречаются в идеальной гармонии.
Тороидальный вихрь — это вихревое кольцо, где вихревость сконцентрирована вдоль тороидальной оси. Проще говоря, это «бублик» из вращающейся жидкости или газа, стабилизированный собственным полем скоростей. Рассмотрим основные параметры:
1. Циркуляция (Γ) — мера «силы» вихря, определяющая его скорость и устойчивость.
2. Радиус тора (R) и радиус сечения (a).
3. Связь R/a — определяет, будет ли кольцо тонким (как у дымового) или толстым (близким к сфере).
Но почему такое кольцо стабильно?
▪️Самоиндуцированная скорость: Благодаря теореме Кельвина о циркуляции и био-саваровскому взаимодействию разных участков вихревого шнура, кольцо движется вперёд само по себе. Центр кольца движется быстрее, чем его периферия, что и заставляет его трансляционно перемещаться.
▪️Вихревая устойчивость: При малых возмущениях тонкое вихревое кольцо демонстрирует удивительную устойчивость — это решение уравнений Эйлера/Навье-Стокса в первом приближении.
Строгое описание — сложная задача, но для тонкого кольца работает формула скорости движения кольца Ламба (Лэмба): V = (Γ / (4πR)) * [ ln(8R/a) - 1/4 ]. Эта логарифмическая зависимость — классика вихревой динамики.
На практике вихри пытаются использовать в следующих направлениях:
▫️ Аэрокосмическая инженерия: Срывные вихревые кольца — серьезная проблема для вертолетов в режиме висения (Vortex Ring State), могущая привести к падению. Их же изучают для управления течениями на крыльях.
▫️ Физика плазмы: Токамак — по сути, гигантское тороидальное вихревое кольцо из плазмы, удерживаемое магнитным полем. Устойчивость этого «бублика» — ключ к управляемому термоядерному синтезу.
▫️ Медицина и биология: Вихревые кольца лежат в основе эффективного транспорта веществ в сердечно-сосудистой системе, а также в механизме плавания медуз и кальмаров (гидрореактивный движитель).
▫️ Океанология и вулканология: Подводные газовые кольца, кольца в атмосфере Венеры, выбросы вулканов — всё это природные проявления торов.
Ну и пытались сделать «пушки», способные стрелять вихрем. Принцип работы заключался в том, чтобы совершить резкий выброс газа из отверстия с особым профилем. Процесс должен был быть импульсным, формирующим ударное вихревое кольцо.
— Германия: Проект «Windkanone» — пытались создавать вихревые кольца для сбивания самолетов. Эффективность была близка к нулю из-за быстрого затухания вихря в турбулентной атмосфере.
— Союзники / СССР: Также были эксперименты, но все упирались в ту же проблему — энергия кольца быстро рассеивается с расстоянием. Ударная волна от кольца слабее, чем от обычного взрыва.
Современное применение:
— Для перемешивания газов в больших объемах (например, в цехах).
— Эксперименты по тушению пожаров вихревыми кольцами. Идея в том, что кольцо может доставить огнетушащий состав (порошок, ингибитор) точно в очаг на расстоянии, «прошивая» турбулентные потоки горячего воздуха.
— Вулканология: Моделирование выбросов пепла.
Основная проблема для «пушки» — масштабирование. Энергия кольца растет с объемом (∼R³), но устойчивость и дальность «полета» ограничены вязкостью и турбулентным распадом. Чтобы сбить самолет, нужен был бы вихрь чудовищных размеров и энергии, который все равно распадется на сотнях метров. Тороидальные вихри — это миниатюрная лаборатория по динамике жидкостей и газов, воплощение теорем Кельвина и Гельмгольца. #physics #science #физика #гидродинамика #аэродинамика #вихри #тор #математика #техника #историянауки
Еще посмотреть по теме в нашем канале с Учебными фильмами: 🔥 Иерархическая динамика вихрей пламени
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
🟣 Почему ртуть — «яд» для металлов? Разрушительная красота амальгам
Все знают, что ртуть опасна, но мало кто задумывается, как именно она превращает прочный металл в хрупкую массу. Это не химическая реакция в привычном понимании, а физический процесс, больше похожий на «растворение». Представьте, что атомы металла (например, алюминия) — это аккуратно сложенные шарики в коробке. Ртуть же — это мелкая тяжелая жидкость, которая просачивается между этими шариками, разъединяет их и образует с ними новый сплав — амальгаму. Прочный кристаллический каркас разрушается, металл теряет структурную целостность.
Главный «секрет» ртути и галлия — в их поверхностном натяжении и способности разрушать оксидную плёнку.
Например, у алюминия есть невидимая, но очень прочная оксидная плёнка (Al₂O₃), которая защищает его от коррозии и контакта. Ртуть сама по себе не может её пробить. Но если дать ей «помощь» — например, ионы другого металла или механическое повреждение — она мгновенно «пролезает» в мельчайшую царапину. А дальше начинается диффузия и процесс разрыва металлических связей уже внутри структуры.
Но вот что интересно: галлий в этом плане даже необычнее. Он может проникать по границам зёрен в металле — микроскопическим трещинам между кристаллитами. Это называется межкристаллитная диффузия. Металл внешне может выглядеть целым, но внутри он уже превращен в хрупкую губку, и разрушается от легкого нажатия. Вы можете взять кусочек галлия (он плавится при 30°C) и, надев перчатки, буквально «размазать» его по алюминиевой банке. Через несколько часов банка станет мягкой и ломкой. Галлий не «съедает» алюминий — он внедряется между его атомами, нарушая металлическую связь. Процесс называется жидкостное охрупчивание.
Такие процессы изучают, чтобы:
— Создавать безопасные сплавы без ртути (в стоматологии уже давно используют альтернативы).
— Разрабатывать защитные покрытия для космических аппаратов и микроэлектроники.
— Понимать механизмы катастрофических разрушений (например, в авиации или атомной энергетике).
Ртуть и галлий — это примеры того, как жидкий металл действует как «межслойный агент», физически разъединяя атомы в твёрдом теле. Это разрушение — не «съедение», а разрушение связей на атомном уровне. #физика #наука #металлы #химия #physics #эксперименты #технологии #металлы #ртуть #галлий #амальгама
🔒 Как можно разломать замок голыми руками: опыт с галлием 🪙
🔥 Физический парадокс: Галлий — металл, который не верит в правила
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
🎆 Конденсационная камера — принцип действия и источник альфа-частиц
✨ Конденсационная камера — радиационный фон
Камера Вильсона (конденсационная камера, туманная камера) — координатный детектор быстрых заряженных частиц, в котором используется способность ионов выполнять роль зародышей капель жидкости в переохлажденном перенасыщенном паре.
Для создания переохлаждённого пара используется быстрое адиабатическое расширение, сопровождающееся резким понижением температуры.
Быстрая заряженная частица, двигаясь сквозь облако перенасыщенного пара, ионизирует его. Процесс конденсации пара происходит быстрее в местах образования ионов. Как следствие, там, где пролетела заряженная частица, образуется след из капелек воды, который можно сфотографировать. Именно из-за такого вида треков камера получила свое английское название — облачная камера (англ. cloud chamber).
Камеры Вильсона обычно помещают в магнитное поле, в котором траектории заряженных частиц искривляются. Определение радиуса кривизны траектории позволяет определить удельный электрический заряд частицы, а, следовательно, идентифицировать её.
Камеру изобрел в 1912 году шотландский физик Чарльз Вильсон. За изобретение камеры Вильсон получил Нобелевскую премию по физике 1927 года. В 1948 за совершенствование камеры Вильсона и проведенные с ней исследования Нобелевскую премию получил Патрик Блэкетт. #физика #радиактивность #physics #science #ядерная_физика #видеоуроки #наука #опыты #эксперименты
🖥 How Scientists Discovered Atoms? // Как ученые открыли атомы?
💫 Тайна вещества. Научно-популярный фильм СССР 1956 г.
🔥 В СССР делали радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РИТЭГи).
☢️ Камера Вильсона. Источник - Америций-241
✨ Методы регистрации заряженных частиц
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
📚 Курс высшей математики [5 томов] [2010] Смирнов В.И.
Владимир Иванович Смирнов ( 1887 — 1974) — российский и советский математик, академик АН СССР. Герой Социалистического Труда. Лауреат Сталинской премии второй степени.
💾 Скачать книги
Курс, составленный выдающимся советским математиком Владимиром Смирновым (1887-1974) знакомит читателя с основами высшей математики - аналитической геометрии, дифференциального и интегрального исчисления, высшей алгебры. Книга предназначена, главным образом, для студентов высших технических заведений. Однако, она будет полезной и в качестве пособия и для других вузов, в которых математика не является основным предметом, а также для учительских институтов. #математика #высшая_математика #подборка_книг #math #maths
Пятитомник построен по линейно-нарастающему принципу: от математического анализа и аналитической геометрии (том I) до теории функций комплексного переменного, дифференциальных уравнений, вариационного исчисления и уравнений математической физики (тома IV–V).
Особенность — сочетание инженерной направленности (многочисленные приложения, физические интерпретации) с теоретической основательностью (строгие доказательства, общие формулировки теорем). Это не современный компактный справочник, а систематическое изложение, предназначенное для глубокого усвоения «с нуля».
✏️ Первое условие, которое надлежит выполнять в математике, - это быть точным, второе - быть ясным и, насколько можно, простым.
— Г. Лейбниц
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
🔄 Эвольвента: математика, механизм природы и основа инженерии
Эвольвента (или развертка) — это кривая, которую описывает конец натянутой нити, сматываемой с неподвижной окружности. Но за этой простой формулировкой скрывается глубокая математическая структура и ключевые инженерные приложения.
Строгое математическое определение: Пусть дана базовая окружность радиуса a. Эвольвента этой окружности — кривая, задаваемая параметрически:x = a⋅(cos(t) + t⋅sin(t))
y = a⋅(sin(t) - t⋅cos(t))
, где t ≥ 0 — угол поворота радиуса, проведённого в точку начала сматывания нити (в радианах).
Если нить сматывается с окружности без проскальзывания, то длина свободного участка нити равна дуге, сошедшей с окружности: L = a⋅t
Компоненты точки на эвольвенте есть сумма радиуса-вектора центра окружности в точку отрыва нити и отрезка нити, направленного по касательной.
1. Радиус кривизны эвольвенты в точке пропорционален параметру t: R = a⋅t. При t → 0 радиус кривизны стремится к нулю — точка возврата на базовой окружности.
2. Нормаль к эвольвенте в любой точке является касательной к базовой окружности.
3. Эвольвента не имеет самопересечений и является инволютивной (разные ветви соответствуют разным направлениям сматывания).
4. Расстояние между двумя параллельными эвольвентами одной базовой окружности постоянно вдоль нормали — это важнейшее свойство для зубчатых передач.
⚙️ Зубчатые передачи работают на принципе эвольвенты:
— Профиль зуба выполняется по эвольвенте окружности (основной окружности).
— Постоянство передаточного отношения: благодаря свойству 4, контакт зубьев происходит по общей нормали, которая всегда касается двух основных окружек и проходит через полюс зацепления — это обеспечивает постоянное передаточное отношение даже при небольшом изменении межосевого расстояния.
— КПД и нагрузка: эвольвентное зацепление обеспечивает минимальное трение скольжения и равномерное распределение нагрузки.
Физический смысл в волновых процессах: В акустике и оптике эвольвента возникает как фронт волны от точечного источника, расположенного на окружности. Если источник движется по окружности с постоянной скоростью, испуская волны, огибающая этих волн (каустика) будет эвольвентой — это пример принципа Гюйгенса.
Математический контекст: Эвольвента — натуральная параметризация через длину дуги: s = ½ ⋅ a ⋅ t²
Эволюта эвольвенты окружности — сама эта окружность (отсюда название: эвольвента как развёртка, эволюта как свёртка).
В дифференциальной геометрии эвольвента есть решение задачи о кривой, у которой эволюта задана.
Спираль Корню (клотоида) — кривая, у которой эвольвента также является клотоидой. Эвольвента окружности — лишь частный случай.
Ещё применяется на практике в направлениях:
— В холодильной технике эвольвентные шнеки используются для эффективного сжатия хладагента.
— В судостроении форма эвольвенты применяется для проектирования гребных винтов с оптимальным КПД.
Эвольвента является фундаментальным паттерном, возникающем на стыке геометрии, механики и волновой физики. От математической строгости её определения до универсальности в технике — она демонстрирует, как чистая математика воплощается в инженерном гении. Угол развёртки t связан с давлением на зуб (в зубчатых передачах) через функцию эвольвенты: inv(t) = tan(t) - t. Эта функция табулирована и используется при проектировании зубчатых колёс. #математика #физика #механика #math #physics #science #наука #геометрия
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
🔸 Задача для наших физиков: почему форма элементарных колебаний струны не синусоидальная?
Идеальная, гибкая, однородная струна в теории колебаний математического маятника должна колебаться по чистому синусу на основной частоте (первой гармонике).
▪️ Струна не является безмассовой нитью из школьных задач по физике. Для ей сгиба нужно приложить силу. Жесткость струну возрастает с увеличением толщины и силы натяжения струны. За счет этого появляется восстанавливающая сила, которая стремится вернуть струну в прямое положение. На высоких частотах (особенно у толстых басовых струн, обмотанных металлом) эта сила становится сравнимой с силой натяжения, и уравнение колебаний перестает быть линейным. Также форму может искажать неоднородность массы, которая проявляется как в сечении, так и по всей длине струны.
▪️ В идеальной гибкой струне возвращающая сила пропорциональна только кривизне (вторая производная от формы). Решение такого уравнения — гармоническая функция sin(). В струне с жесткостью в уравнение добавляется член, пропорциональный четвертой производной от формы (эффект жесткости на изгиб). Этот эффект вызывает сопротивление резкому изгибу. Вершины волн становятся более пологими (струне тяжелее свернуться в острую вершину), а нули (точки пересечения с осью) становятся более резкими (как будто изломы в определенных точках с минимальной энергией.
▪️ Почему эффект сильнее на более тонких струнах ? Возможно, это связано с неидельностью щипка-удара при игре на гитаре. В момент возбуждения в струне сразу рождается множество гармоник (обертонов). Их амплитуда зависит от того, где мы задели струну. Треугольная волна в теории Фурье — это сумма нечетных гармоник с амплитудами, убывающими как 1/n². Если мы задеваем струну близко к подставке или порожку (т.е. близко к узлу колебаний), мы сильнее возбуждаем именно высокие гармоники. Их суперпозиция может давать форму, визуально приближенную к треугольной, особенно в начальный момент после резкого щипка медиатором.
Форма колебаний реальной гитарной струны далека от идеального синуса из-за жесткости струны на изгиб (особенно у толстых струн) и богатого спектра гармоник, возбуждаемых при щипке. Жесткость делает пики пологими, а переходы через ноль резкими, что визуально приближает форму к треугольной волне. Медленное "движение" этой формы связано с разной скоростью затухания гармоник и возможными биениями, что характерно для реальных, а не идеальных, стоячих волн. акустика #механика #волны #колебания #физика #physics #видеоуроки #gif
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
💧 Одна из самых элегантных и эффектных демонстраций механики разрушения — слезы принца Руперта (Батавские слезки).
Рассмотрим ключевые концепции механики сплошных сред и теории упругости. Капля расплавленного стекла, попадая в холодную воду, застывает в форме головастика. Полученный объект обладает парадоксальными свойствами:
▪️ Голова выдерживает удары молотка.
▪️ Хвост — является ахиллесовой пятой: стоит его надломить — и вся капля мгновенно взрывается на мельчайшие частицы.
Быстрое охлаждение создаёт в поверхностном слое остаточные напряжения сжатия, а в сердцевине — растяжения. Это классический пример управляемого остаточными напряжениями упрочнения.
▪️ 1. Не просто «сжатие снаружи». Это сложное 3D-поле остаточных напряжений.
Термоупругие напряжения возникают из-за гигантского градиента температуры и вязкости в момент закалки. Важно, что стекло проходит температуру стеклования Tg не мгновенно и не одинаково. Внешний слой «замерзает» (его структура фиксируется) при высокой температуре, в то время как ядро ещё жидкое. При дальнейшем охлаждении ядро пытается сжаться сильнее, чем уже твёрдая оболочка, но не может — так возникает напряжение растяжения в ядре. Количественно это описывается интегралами по времени от разности коэффициентов термического расширения в жидком и стеклообразном состояниях.
▪️ 2. Критическая роль динамики охлаждения и закона зависимости вязкости от температуры.
Скорость релаксации напряжений определяется вязкостью η(T) В области Tg вязкость меняется на порядки на протяжении десятков градусов (уравнение Фульчера-Таммана). Именно эта нелинейность и резкость перехода обеспечивает «заморозку» напряжений. Если бы охлаждение было медленным (τ_охл > τ_релакс), напряжения успели бы полностью релаксировать, и капля была бы обычным куском стекла.
▪️ 3. Взрывное разрушение — это сверхзвуковая волна разгрузки.
Надлом хвоста — это не просто «запуск трещины». Это создание точечного источника упругой энергии, запасённой во всём объёме. Высвобождающаяся энергия столь велика, что фронт разрушения (граница между целым и разрушенным материалом) распространяется со скоростью, превышающей скорость звука в стекле (порядка 1500-2000 м/с для продольных волн). На высокоскоростной видеосъёмке видно, как фронт движется от хвоста к голове за микросекунды. Это автокаталитический процесс: релаксация напряжений в одной точке повышает нагрузку на соседние, приводя к лавинообразному росту микротрещин.
▪️ 4. Фрактальность осколков.
Продукты разрушения — не просто осколки. Их размерное распределение часто подчиняется степенному закону, что указывает на фрактальный характер процесса разрушения. Это роднит его с другими явлениями критического состояния: землетрясениями, разрушением горных пород, даже образованием космической пыли. Энергия, высвобождающаяся при разрушении одной капли, распределена по широкому спектру размеров частиц.
▪️ 5. Связь с современными технологиями: аналог химического упрочнения.
Физически Батавская слезка — предшественник современных упрочнённых стекол (Gorilla Glass, «закалённое стекло»). Только в промышленности сжатие на поверхности создают не температурным, а ионным обменом (диффузия ионов K+ вместо Na+ с созданием напряжённого поверхностного слоя). Критерий Хасселмана-Нараянасы для хрупкого разрушения, учитывающий как приложенную нагрузку, так и поле остаточных напряжений, прямо вытекает из анализа таких объектов.
Слеза принца Руперта — это макроскопический аналог метастабильного состояния (ложный минимум в конфигурационном пространстве с огромным барьером). Её хвост — это редкий пример точно рассчитанного инициирующего устройства, переводящего всю систему из локально-устойчивого состояния в глобальный минимум (порошок) через лавинообразную релаксацию упругой энергии.
🏛 Отличная иллюстрация явления резонанса
📙 Почему мы не проваливаемся сквозь пол [1971] Гордон Джеймс Эдвард
📘 Конструкции, или почему не ломаются вещи [1980] Гордон Джеймс Эдвард
📚 Механика разрушений [12 книг]
#physics #science #сопротивление_материалов #механика #физика #сопромат
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
📈 Наглядный пример того, как точность разложения влияет на совпадение графика и частичной суммы разложения
eˣ ≈ 1 + x/1! + x²/2! + x³/3! + ... + xⁿ/n!
📚 Физика для любознательных [1969, 1970, 1973] [3 тома] Эрик Роджерс
💾 Скачать книги
Ряд тем разработан более подробно; назначение этих тем — формирование гармоничной системы знаний. Хотя математика является важным инструментом физики, в этом курсе использованы лишь наиболее простые элементы алгебры и геометрии на плоскости (планиметрии). Однако необходимое требование — критическое отношение к материалу, ясное мышление и способность логически рассуждать. Задачи, имеющие первостепенное значение, не сводятся к подстановке определенных величин в формулы, для их решения необходимо рассуждать и критически мыслить. Так что и текст и задачи требуют от читателей активной проработки. #physics #физика #подборка_книг #наука
Кому брать в руки:
— Тем, кто учит физику "с нуля" и хочет копнуть глубже школьных параграфов.
— Студентам первых курсов, чтобы навести мосты между "школьным" и "университетским" пониманием.
— Преподавателям — для идей объяснения сложных вещей просто.
— Всем, кому просто нравится разбираться, как устроен мир вокруг.
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
🖥 Как AMD совершила исторический разворот и где Intel проиграли
Это история о том, как атусайдер стал лидером. Рассмотрим противостояние 🖥 vs 🖥.
📉 Год абсолютного дна для AMD: 2015-2016
Вспомним мрачные времена. Пока Intel выпускала шустрые, но «топтавшиеся на месте» Core i-серии, AMD пыталась продавать свои многоядерные, но отсталые по архитектуре Bulldozer/Excavator.
▪️FX-8350 против Core i7-4770K — это был не бой, а избиение в одно ядро и на ватт.
▪️Доля рынка CPU у AMD упала ниже 15%. Компания была на грани.
▪️Покупатель на PC смотрел только на Intel. Это была фактически монопольная власть.
📈 Перелом: Архитектура Zen (2017)
С приходом Ryzen на микроархитектуре Zen игра изменилась навсегда. AMD сделала ставку на:
▪️Chiplet-подход («чиплеты»). Вместо одного кристалла — несколько маленьких, соединенных скоростной шиной Infinity Fabric. Это дешевле в производстве и позволяет быстро масштабировать ядра.
▪️Много ядер для масс. Intel держала 4-6 ядер для десктопа годами. Ryzen предложил 8, 12, 16 ядер обычным пользователям.
▪️Цена/производительность. За те же деньги — больше ядер и потоков. Это взломало рынок.
🔍 2026 год: насколько AMD преуспела?
К сегодняшнему дню ситуация кардинально изменилась:
▪️Рыночная доля на десктопе и серверах (EPYC) стабильно превышает 50%, а в некоторых сегментах доходит до 70%.
▪️Техпроцесс: Пока Intel билась с собственным 10nm/Intel 7, AMD, благодаря партнерству с TSMC, перешла на 3nm и 2nm техпроцессы раньше конкурента. Энергоэффективность — их конек.
▪️Архитектурный задел: Zen 5 и Zen 6 доказали, что chiplet-подход — это будущее. Intel лишь недавно начала массово внедрять нечто подобное (Tile-архитектура).
▪️Интеграция: Покупка Xilinx сделала AMD лидером в гибридных процессорах (CPU+FPGA), что критически важно для ИИ и дата-центров.
Интересные факты:
▫️Железо: Скорость шины Infinity Fabric в современных чипах AMD сопоставима с оперативной памятью DDR4 начального поколения. Фактически, это сеть на кристалле. Network-on-Chip, NoC — это архитектурный принцип, при котором отдельные блоки внутри процессора (ядра, кэш-память, контроллеры памяти и ввода-вывода) обмениваются данными не через одну общую шину, а через высокоскоростную коммуникационную сеть, встроенную в сам кристалл. Это то, что позволило AMD так эффектно обогнать Intel: они создали не просто процессор, а "многочиповый модуль" (MCM), части которого общаются между собой на скоростях, сопоставимых с оперативной памятью, как равноправные узлы в сети.
▫️Электроника: Битва пакетов (сокетов). Удержание сокета AM4 с 2017 по 2021 годы — гениальный ход маркетинга. Пользователи могли менять 4 поколения CPU без замены материнской платы. Intel меняла сокет чуть ли не каждые два поколения.
▫️Программирование: Революция AMD заставила разработчиков игр и софта наконец-то начать эффективно распараллеливать код. Игры на 8+ потоков стали нормой лишь после прихода многоядерных Ryzen.
▫️Материалы: В погоне за отводом тепла от крошечных 3нм чиплетов, в премиальных СЖО теперь можно найти наноструктурированные поверхности и жидкий металл вместо пасты по умолчанию.
🖥AMD совершила, возможно, лучший камбэк в истории технологий. От состояния, близкого к банкротству, до технологического лидерства за 10 лет. Они не просто догнали Intel, а переопределили правила игры: chiplet-дизайн, агрессивная дорожная карта, фокус на эффективность.
🖥 Intel сейчас — могучий конкурент, который очнулся и выдает крутые продукты (например, Core Ultra с NPU). Но золотой век монополии без инноваций закончился.
Практическая задача по электронике для наших подписчиков
Внутри центрального процессора. Полный демонтаж процессора IBM Power Processor
GPU и CPU в чем разница между процессорами? Наглядный опыт
🧐 А что если для работы не нужен особо дорогой компьютер?
Как лучше собирать оперативную память, если вам необходим какой-то фиксированный объем RAM, например 32 Гб ?
#hardware #железо #техника #программирование #разработка #development #computer_science
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib