Книга “Властелин механики, 7 великих законов в понятном изложении” (файл книги)
«Второй уровень»
Vkontakte
Twitter
Одноклассники
Как научиться решать задачи по физике? (видеоурок)
Часто у ученика возникает проблема с решением задач по физике. На самом деле, разобраться с решением задач и научиться решать их быстро и чётко способен даже не самый способный ученик. Достаточно немного изменить свое отношение к физике как к предмету. Физика любит понимание. Физические задачи не сильно отличаются от самой физики. Научившись понимать физику вы научитесь и решать задачи по физике. Предмет этот весьма интересный, а для специалистов технического направления просто жизненно необходимый. В этом видео я делюсь советами, как лучше решать задачи по физике и какой подход окажется оптимальным. Мы рассмотрим основные принципы поиска решения и упрощения жизни учащемуся.
Моя книга по основам механики в понятной и интересной форме https://inznan.ru/resursy/kniga7zakonov/
Как понять физику? (видеоурок)
Если вы стараетесь выучить физику, но чувствуете, что что-то мешает в этом процессе, то рекомендую изучить мои полезные советы и ориентируясь на них попробовать понять физику. В ролике я собрал несколько рекомендаций о том, как проще будет понять физику и хочу поделиться ими с вами!
Физика - это далеко не самая простая и понятная наука. Но если вы найдете в ней интерес, то наверняка с радостью будете её изучать. Ключ к пониманию физики - попытка увидеть её вокруг нас в повседневной жизни. Используйте эту методику и вы сами поймете, как выучить физику, даже если знания ваши пока нулевые.
Моя книга про основные законы механики https://inznan.ru/resursy/kniga7zakonov/
Лайфхаки по решению физических задач (видеоурок)
Рассмотрим несколько полезных советов, которые помогут вам быстрее и проще решать задачки по физике. Мы назвали этот ролик лайфхаки для решения задач. Правда наверное гораздо лучше подошло бы название "Полезные советы для решения задач по физике" или "На что полезно обратить внимание при решении физических задач". Но слово лайфхаки гораздо больше нравится ученикам, чем советы. Поэтому, так мы и назовем этот ролик.
Как паять Li-ion аккумуляторы самым обычным паяльником? (видеоурок)
«Первый уровень»
Три вида относительности в физике (видео научпоп + статья внутри)
Теория относительности — это очень популярная штука. Даже люди, далекие от физики, наверняка слышали хоть раз в жизни про относительность.
Мне понятие относительности впервые попалось в рекламе. Возможно вы помните, что одно время на телевидении крутили ролик, где некоторый товарищ приносил Эйнштейну ящик и спрашивал мол — куда ящик ставить? Эйнштейн, не долго думая, отвечал — ну поставьте ящик справа. Мужик переспрашивал — справа относительно меня или вас? У Эйнштейна загоралась лампочка над головой и он кричал гениально!!! Видимо был намек на то, что именно так открылась теория относительности :)
Понятие относительности
Между тем, понятие относительности существовало гораздо раньше, чем Эйнштейн даже родился на этот свет. Ещё папа механики Ньютон использовал понятие относительности движения. Оно и логично. Представьте себе любую жизненную ситуацию, где происходит механическое движение. Это движение всегда рассматривается относительно чего-то. Причем, если рассматривать его относительно разных точек, то меняется и значение изучаемого параметра.
Думаю, понятие относительности протекания процессов в физике долго пояснять и раскрывать не нужно. Если поезд едет со скоростью 50 км/ч, то относительно неподвижной станции его скорость 50 км/ч, а относительно идущего рядом поезда в том же направлении — это 0 км/ч.
Вот только если приправить всё это современными знаниями, например представлениями о скорости света, то и относительность получится слегка другой.
Начнем с того, что смысл теории относительности везде, в общем-то, сохраняется. Из общей теории относительности следует специальная теория относительности, а из неё можно выделить и Ньютоновскую часть.
Относительность у Ньютона
По большому счёту, можно сказать, что вся механика Ньютона — это частный случай специальной теории относительности. Главное различие тут — абсолют. Только сидхи всё возводят в абсолют, а ещё так делает Ньютон.
В этой версии относительности есть и привычная всем нам координатная плоскость, и вполне себе работают часы, и гравитация влияет на объекты только как гравитация. Ещё у тел есть длина, которая неизменна. И, в общем-то, если говорить о физике с позиции здравомыслящего человека, который пока ещё не заглядывал глубже, то теория Ньютона выглядит наиболее логичной и правильной. Относительность воспринимается как логичная и понятная сущность.
Законы физики Ньютона имеют дело с абсолютным временем и движением. Но в процессе развития знаний о природе оказалось, что всё немного иначе. Появилась более крутая теория относительности. Тут отметим, что Эйнштейн, которому негласно приписывается абсолютно ВСЁ, связанное с относительностями в физике, был далеко не первым, кто об этом задумывался.
Так, новый взгляд на относительность изначально рассматривал Анри Пуанкаре.
Специальная теория относительности Эйнштейна (СТО)
Специальная теория относительности Эйнштейна математически показала, что ни одна из абсолютных величин Ньютона, таковыми не являются. Единственная константа тут — это скорость света во вселенной.
Относительно любого тела скорость света будет неизменной величиной, как бы быстро оно не двигалось
Тут сразу вспоминаются эти шуточки, про велосипед и фонарик. И вполне справедливо и логично считать, что применяя релятивистское сложение скоростей так и должно быть, но нет.
Относительно любого тела скорость света будет неизменной величиной, как бы быстро оно не двигалось
Тут сразу вспоминаются эти шуточки, про велосипед и фонарик. И вполне справедливо и логично считать, что применяя релятивистское сложение скоростей так и должно быть, но нет.
По идее, скорость движущегося вперед велосипеда должна суммироваться со скоростью света в фонарике и вот мы и превысили скорость света. Однако, было доказано, что скорость света в подобных ситуациях превысить невозможно и все взаимодействия не могут её превышать.
В итоге мы имеем два основных положения СТО:
- Принцип относительности, который говорит, что для тех тел, которые перемещаются относительно друг друга на постоянной скорости или неподвижны, физические процессы протекают одинаково и работает механика Ньютона
- Принцип постоянства скорости света, который и запрещает свету в фонарике велосипеда превышать скорость света и суммироваться
Массивные математические вычисления показывают, что второе обстоятельство вызывает множество странных парадоксов. Например, длина не является константой и при движении вперед с большой скоростью линейная длина тела начинает уменьшаться!
Важным дополнением будет тот факт, что обстоятельства эти начинают работать уже и при меньших скоростях. Например, широко известен эксперимент, в котором высокоточные часы на борту скоростного лайнера шли медленнее, чем на земле.
Общая теория относительности (ОТО)
Специальная теория следует из общей теории относительности и является её частным случаем. Это означает, что она вполне применима для нашего пространства. Но откуда берется вся эта, простите, чертовщина? Почему часы идут медленнее в самолете? Это и пытается объяснить ОТО. Причем, через гравитацию и массу.
Тут тоже Эйнштейн успел наломать дров, но не в одиночку.
Общая теория относительности подразумевает очень важное и страшное обстоятельство.
Пространство и время не являются однородной системой.
Мы не можем воспринимать четырехмерное пространство. Мы не умеем работать со временем. То, что доступно нам — это проекции. Не реальность, а проекции. Поэтому, возможны и искажения и длины, и времени.
Массивные объекты вызывают искажение пространства-времени и это называется гравитацией. В такие искажения проваливаются объекты, а мы ощущаем это как силу притяжения.
Масса изгибает окружающее её пространство так, что мы движемся к центрам большей массы.
В специальной теории относительности всё ещё как-то походило на добрую и очевидную механику Ньютона. Тут нет. Теперь добавилось ускорение! Теперь любое неподвижное тело на самом деле двигается, да ещё и с ускорением. Если у Ньютона тела просто притягивались друг к другу, то Эйнштейн в общей теории взял и сказал - все объекты проваливаются в дыры пространства друг за другом.
Ожидаемое движение предметов и тел подразумевает следование простейшему пути через пространство-время без взаимодействия с пространством.
Вечный двигатель существует? Демон Максвелла (видео научпоп)
Разбираем мысленный эксперимент Джеймса Максвелла, который продемонстрировал, что можно повернуть энтропию в обратную сторону. Вот только можно ли используя это сделать вечный двигатель? Об этом знает только демон Максвелла, который умеет разделять частицы на частицы с высокой энергией и с низкой энергией. Оказывается, демона Максвелла сегодня можно создать. Вот только можно ли считать, что демон Максвелла сделает двигатель вечным? Ведь и он сам будет тратить энергию на своё функционирование.
Становится ли земля тяжелее? (статья научпоп)
Логично предположить, что чем старше Земля становится, тем большую массу она приобретает. Но есть ли в этом умозаключении хоть что-то научное, или это только наши логичные предположения?
Начнем с первого, что приходит на ум при обсуждении массы планеты. Многие исходят из того, что если количество жителей постоянно растёт, то и масса планеты должна становиться большей. Это не совсем объективный довод. Ведь процесс происходит в динамическом равновесии. Население земли состоит из уравновешенного природой материала, поэтому, жители на массе если и сказываются, то весьма незначительно.
Есть более объективная сторона вопроса. Земля обладает гравитацией, а значит некоторые объекты притягиваются к ней. То, что полностью не сгорит в атмосфере, упадет на планету и действительно увеличит её общую массу. Причем, тут стоит отметить - не обязательно, чтобы это были крупные фрагменты. Даже космическая пыль, которая падает к нам в изобилии, сказывается на приросте массы Земли. Ежегодно её количество увеличивает массу земли на тонны. Весь космический мусор, который падает на Землю, даёт суммарный прирост в районе 30-40 тонн в год.
Получается, что наша планета действительно становится тяжелее. Вот только на общей массе в итоге оно сказывается не так, как нам кажется. Помимо процесса увеличения количества космической пыли и прочих радостей, планета ещё и теряет некоторую массу.
В первую очередь, масса планеты уменьшается из-за улетучивания некоторых газов. Скажем, тот же водород в огромных количествах покидает нашу планету и делает её легче. На первых взгляд, это копейки, но такие копей с лихвой перекрывают космическую пыль.
Помимо этого, нам нужно помнить и конструкцию планеты. Внутри нашей планеты есть реактор, для работы которого требуется топливо. Это топливо нельзя взять из ниоткуда. Оно тоже обладает массой. В процессе сгорания и переработки оно превращается в другие продукты, в том числе и летучие, поэтому считаться, что процесс уравновешен нельзя. Эти вещества регулярно покидают планету.
Причем, само это "топливо" довольно тяжелое и его расходование приводит к значительной потере массы.
Получается, что потеря массы Землей даже иногда превышает ту массу, которая образуется в результате попадания на планету различного добра из космоса. Тут сложно называть конкретные цифры, но по приблизительным подсчетам наша планета теряет что-то около 50 тонн ежегодно. В итоге процесс не только уравновешен, но Земля ещё и легче становится.
Исходя из этого, должна меняться и сила тяготения, и силы взаимодействия с другими планетами. Ведь масса Земли фигурирует во всех расчётах. Но об этом мы расскажем в следующих статьях на канале.
Что такое гистерезис? Объясняю понятно и даже интересно (статья урок)
Слово гистерезис обычно вызывает у человека, изучающего физику, неоднозначные эмоции. Чем-то оно напоминает катехизис, который очень похож по звучанию, но совсем непохож по смыслу, а чем-то на синхрофазотрон. Ведь не гистерезис, ни синхрофазотрон для простого читателя совсем непонятны.
Между тем, гистерезис - это один из весьма значимых для физики терминов и было бы полезно понять, что это такое и с чем это едят. Если едят...Ведь название можно соотнести и с названием какого-нибудь неведомого африканского блюда, а там уж одному Богу ведомо, что туда добавляют для вкуса.
Термин гистерезис
Как и многие термины, которые приходят к нам из латыни или греческого языка, слово гистерезис тоже "заморское". Там оно не кажется каким-то необычным. К слову будет добавить, что вот к чему приводит постоянное использование иностранных аналогов русских слов. Понятно, что в физике гораздо проще говорить на одном языке со своими коллегами из других стран, но когда речь про мерчендайзеров гораздо лучше было бы использовать понятное русское слово.
Вот и слово гистерезис в переводе с греческого означает запаздывание. Всего лишь запаздывание. Зная его значение, дальше будет гораздо проще вникать в суть. Вот только есть тут и усложнение - не просто запаздывание, которое может быть при работе механического доводчика для двери, а запаздывание с определенными характеристиками.
Гистерезис характерен не только для физики. Процессы описываются по этому закону и в биологии, и в других отраслях знаний.
Изображаются процессы, которые протекают по этому закону петлёй гистерезиса, которую мы и видим в учебниках физики. Но повторюсь, не только для физических процессов характерно протекание в виде такой петли.
В чём особенность гистерезиса
Глядя на график, приведенный выше, гистерезис становится чуть более понятным. Но истинный смысл всё-таки под вопросом. Что это такое нарисовано?
А изображена на графике, друзья мои, особенность реакции системы на некоторый фактор или внешний раздражитель. График иллюстрирует, что в некоторых случаях, система, на которую воздействуют, реагирует на это воздействие с запозданием. При этом, в результате протекания процесса, рассматриваемая система может вернуться в свое первоначальное состояние. Система неоднозначно зависит от величины, характеризующей условия. Именно это и изображают замкнутые кривые петли гистерезиса - ход ответной реакции и время замедления.
Проще всего это понять, разобрав магнитный гистерезис. Но повторимся, что такое течение процесса характерно не только для физики или электрофизики. Просто пример удобный.
Магнитный гистерезис в физике как пример процессов по гистерезису
Из практики вы знаете, что бывают материалы, которые умеют намагничиваться, а бывают, которые не умеют намагничиваться.
Если поднести постоянный магнит к алюминиевому стержню, то после того, как постоянный магнит будет убран, алюминиевый стержень ничего не примагнитит. А если взять подходящий стальной стержень сначала подержать рядом с магнитом, а потом попробовать примагнитить сами таким стержнем что-то, то стержень и без постоянного магнита будет притягивать предметы. Он намагнитился. Такой материал называется магнитно-твердым, а алюминиевый стержень из примера выше был магнитно-мягким. Но не это сейчас важно. Важна особенность сохранения этой намагниченности у стального стержня.
Стержень из стали можно размагнитить. Для этого достаточно тот самый постоянный магнит, которым мы его изначально намагнитили, поднести к стальному стержню обратной стороной, обратным полюсом. Стержень почти сразу размагнитится.
Теперь если запихнуть такой стержень внутрь катушки, а по катушке пропускать переменный ток, который будет меняться, скажем от -1А, до +1А, то процесс намагничивания стального стержня и опишет петля гистерезиса!
Когда у нас величина переменного тока достигает нуля, намагниченность образца до нуля не падает. Смотрим на точку Mr на графике. Это та самая остаточная намагниченность. Мы видели её при намагничивании постоянным магнитом. Но тут-то она плавает, потому что в катушке ток переменный.
Коэрцитивная сила, отмеченная точкой Hc - это момент, когда наш стержень внутри катушки полностью размагничен.
А что у нас внутри этой петли? Что может описывать её площадь? При некоторой доле приближения можно сказать, что это энергетические потери на каждый цикл перемагничивания образца. Логично предположить, что для изготовления сердечника трансформатора тогда нужно подобрать материал с такой минимальной площадью.
Вы можете тут сказать - ну так делайте, блин, трансформаторы вообще без сердечника. Зачем сердечник? Но ведь мы только что сказали, что если ток переменный, то магнитное поле то есть, то нет. Нам нужно этот процесс выровнять. Сделать этакий аккумулятор намагниченности. Трансформатор обычно имеет несколько обмоток. Так работает понижение или повышение напряжения. Для того, чтобы поле передавалось эффективно с одной обмотки на другую, удобно использовать сердечник. Потери тут нужно организовать минимальные. Это удобно определять по гистерезису.
Вот и получается, что гистерезис в данном случае показывает, как меняется намагниченность стального сердечника при изменении параметров электрического тока в катушке.
Петля появляется в результате того, что и сам ток у нас меняется по синусоиде. Если бы сердечник не обладал специфическими характеристиками, то намагниченность изменялась просто по прямой. Но специфика процесса тут объясняется магнитными доменами, о поведении которых мы обязательно расскажем дополнительно. Поэтому, нужно подписаться на проект, чтобы ничего не пропустить :)
Ну и напоследок отмечу, что вот так например выглядит упругий гистерезис:
Таким образом поведет себя механическая деформация системы для некоторых случаев. Обратите внимание на ступеньку и разгрузку образца.
Получается, что в гистерезисе нет никакой магии! Просто таким образом ведут себя некоторые объекты и измеряемые параметры некоторого объекта в ответ на изменение воздействующего фактора. Изменение происходит не по прямой или по параболе, а именно вот так. Петля гистерезиса - это график изменения. Специфический, но график.
