Друзья! Я подумал, что будет полезно и интересно попробовать нечто вроде совместных чтений, только в мире физики. Поскольку я постоянно читаю всякую физику, почему бы не найти единомышленников?

Короче говоря, условия такие:
1. Каждую неделю или две устраиваем голосование и выбираем читаемую книгу. Список придумаю сам я или выберу из комментариев (так даже интереснее).
2. Читаем! Я думаю, <200 страниц - неделя, >200 страниц - 2 недели. Книгу я сам найду в эл. версии и выложу сюда.
3. Обсуждаем! Выделяем плюсы-минусы произведения, ищем похожие, делимся впечатлениями.

И так по кругу. Мне точно будет интересно! :)

1/2
Брахистохрона. Нет, это не заболевание бронхов.

Представьте ситуацию. Есть у нас некоторая ледяная горка. Вопрос - какой именно формы ее нужно сделать, чтобы съехать из точки A в точку B за наименьшее время?

Можем соединить эти точки напрямую и съезжать так, однако даже опыт быстро покажет, что это не самый оптимальный вариант.

Можем наоборот сделать вертикальное падение вниз для разгона и дальнейшего скольжения по горизонтали. Однако и это не оптимум.

И ответ был найден - необходимо двигаться по брахистохроне. На греческом 'Брахистос' - кратчайший, 'Хронос' - время. И брахистрохрона ни что иное, как траектория, движение по которой занимает наименьшее время. На гифке изображена красной линией.

2/2
А вот и экспериментальная реализация.

Брахистохрона учит нас тому, что первым к финишу приходит тот, кто едет с умом, а не тот, кто сильнее всех разгоняется или кто выбирает самый простой путь.

Итак, на 1 этап чтений выбрана книга Стивена Хокинга "Теория всего". Книга небольшая, поэтому выделим неделю на прочтение и 18 августа обсудим. Всем желающим читать и наслаждаться!

#ФизЧтения

Иногда хочется разрушительной красоты? Их есть у меня!

В июне 1958 года был проведен подводный взрыв ядерного заряда (в рамках операции Hardtack I из 35 взрывов). Заряд был заложен на глубину 50 метров и взорван. В течение десятой доли секунду ударный фронт достиг поверхности воды. Максимальная высота подъема капель составила 1.5 км!
Указано, что данный заряд был эквивалентен 8 кт, при этом максимальный заряд во всей операции имел мощность 9300 кт!

Кораблик там не случайно стоит, он используется в качестве мишени. Для этого использовались списанные корабли.

Про уровень радиации. Максимальный зарегистрированный уровень превышал безопасный (50 мкр/час) уровень в 7000 раз, что было измерено с самолета. Корабли-мишени зарегистрировали превышение в 30 раз.

1/2
Оловянная чума - как чума, только оловянная.

Многим металлам присуще такое свойство как полиморфизм. Если мы будем охлаждать жидкость, то его молекулы будут объединяться в кристаллическую решетку. Крист. решетка - нечто вроде кирпичика, которыми дальше выстраивается все тело. Суть полиморфизма заключается в том, что одни и те же атомы могут объединяться в разные решетки. Например, углерод может стать алмазом или графитом. Выбор конкретной модификации зависит от внешних условий (алмазу нужно огромное давление).

Олово встречается в двух модификациях: при температуре >13 градусов - β-олово, обычный мягкий металл, к которому мы все привыкли. Но вот ниже 13 градусов оно ме-е-едленно переходит в α-олово, которое по сути является серым порошком. При этом олово расширяется в объеме на 25% и полностью рассыпается.

Проблема еще в том, что прикоснувшись 'заболевшим' оловом к другому олову можно его 'заразить'. Так целый набор оловянной посуды можно угробить, если поставить к нему оловянную тарелочку с мороза.

2/2
В истории известна довольно трагическая история, связанная с оловянной чумой.

В 1911 - 1912 между норвежцами и британцами произошла гонка за первенство в достижении Южного полюса. Лидером британской экспедиции стал Роберт Скотт, норвежцев же возглавил Руаль Амундсен.

Британскую экспедицию собирали в довольно сумбурных условиях, планы постоянно менялись и прочее... Когда британцы добрались до Южного полюса, они нашли палатку норвежцев с оставленным им посланием. Роберт Скотт опоздал на месяц.

Вернуться экспедиция Скотта не смогла. Одной из причин называют как раз оловянную чуму - канистры с керосином были запаяны оловом. В тайниках на морозе олово рассыпалось, и керосин вытек.

На фотографии последняя фотография экспедиции Скотта, которая сделана на полюсе. Прочитайте историю гонки целиком, она очень интересная.

1/2
Сегодня довольно необычный пост :)

Я обожаю эти маленькие видео из блендера на ютубе, которые недавно появились, где внезапно или какой-нибудь монстр в океане появится, или в космосе инопланетяне украдут Землю. И всякое такое!

В этом видео показано, будто Юпитер летит на Землю. При этом допущена жесткая ошибка в происходящем. Догадайтесь - какая?

Сила гравитации между объектами массами m1 и m2 определяется по формуле F = G*m1*m2/R^2. Из второго закона Ньютона мы знаем, что F = m1*a, поэтому ускорение, которое действует на МКС или космонавта, определяется по формуле a = m2*G/R^2, где m2 - масса системы Земля + Юпитер. Говоря простыми словами, ускорение тела не зависит от собственной массы, и вся станция вместе с космонавтами должна была бы начать плавное движение в сторону Юпитера с одинаковым ускорением. Здесь же Юпитер себя ведет как какой-то очень избирательный магнит :)

2/2

И есть еще один момент - МКС висит очень близко к Земле (всего 408 км), из-за чего ей приходится двигаться со скоростью 7.66 км/с, чтобы не падать. Это довольно быстрое вращение, давайте посмотрим.

И давайте заодно глянем цвет атмосферы. Свечение атмосферы определяется в основном энергетическими уровнями двух газов - азота и кислорода. Иногда видна тонкая зеленая линия - так излучает кислород на длине волны 557.7 нм при протекании различных реакций, приводящих к появлению возбужденного кислорода. Азот обычно светится зеленым, синим, фиолетовым.

Но есть необычное желто-оранжевое свечение, над объяснением которого бились достаточно долго. Так светится натрий в стратосфере (80-85 км). Считается, что при испарении морской и океанской воды натрий поднимается высоко в самых обычных кристаллах соли (NaCl), после чего соль разбивается под воздействием солнечной радиации, и возбужденный натрий способен испускать оранжевое свечение (589 нм).

Я вчера упомянул, что в атмосфере Земли на высоте примерно 80-85 км есть натриевый слой, из-за которого атмосфера Земли слабо светится желто-оранжевым светом (589 нм).
Оказывается, этому слою натрия ученые нашли применение.

Натрий в атмосфере светится потому, что из космоса на него попадает излучение от Солнца, в основном ультрафиолет. Натрий получает энергию, возбуждается и излучает энергию обратно в виде желтого излучения. Но так натрий светится совсем немного.

Давайте представим, что мы взяли достаточно мощный лазер на длине волны 589 нм и направили его луч в небо. Кислород, азот и другие газы в атмосфере не поглощают такое излучение и пропустят его. На высоте 80-85 км это излучение попадет в натрий, возбудит его и заставит светиться. То есть, посветив лучом в небо, мы сможем создать в нем достаточно яркую точку на большой высоте. Такая штука называется лазерная опорная звезда.

По сути, мы таким способом зажигаем в небе свою собственную звезду - яркую и красивую!

1/3
Вокруг нас постоянно есть воздух. Воздух не стоит статично, он постоянно перемещается, вращается, перемешивается. И в целом воздух в атмосфере движется исключительно турбулентно, то есть, беспорядочно.

В видео лазерным ножом подсветили воздух в комнате (в воздух предварительно выпустили потоки каких-то частиц для визуализации). Обратите внимание на все эти движения и завихрения.

2/3

Очевидно, что турбулентность в атмосфере будет мешать одной группе ученых - астрономам. Ведь свет от звезд и других небесных тел при прохождении через атмосферу из-за турбулентности будет чрезвычайно сильно искажаться. Это искажение человеческий глаз воспринимает как мерцание, поэтому все знаю - на ночном небе звезды мерцают.

На видео показано мерцание Сириуса. Это один из самых мерцающих объектов, поскольку снимают его обычно вблизи горизонта, то есть, свет от Сириуса проходит наибольшую толщу атмосферы.

Нетрудно заметить, что потоки воздуха не только размывают изображение Сириуса, но еще и разваливают белый свет на спектр! Так происходит потому, что теплый и холодный воздух имеют немного отличающийся показатель преломления, и при удачном стечении обстоятельств смесь теплого и холодного воздуха действует как призма.

Свет дрожит, мерцает и разваливается на спектр. На диско-шар больше похоже...

А теперь задумаемся - если так плохо выглядит самая яркая звезда на небе, то что же с остальными?..

3/3
Вот еще фотография Сириуса на длинной выдержке. Как будто светодиодами баловались, не иначе!

1/2
Давайте же наконец узнаем - зачем светить в небо оранжевым лазером и причем тут турбулентность воздуха?

Как мы уже поняли, турбулентность чрезвычайно сильно портит изображения космических объектов и это нужно менять.

И ученые придумали отличный способ - адаптивная оптика. Представим, что к зеркалу телескопа подлетает искаженное изображение. Если зеркало плоское, то все искажения просто отразятся, и мы увидим всякую фигню. А что если искривить зеркало так же, как искажен свет? Тогда все искажения можно скомпенсировать и получить тот самый истинный сигнал!

Для этого изготавливают специальные зеркала из тонкого металла, формой которого управляют специальные магниты.

2/2

Но все еще не ясно - лазер-то зачем?

Для того, чтобы адаптивное зеркало искривить правильно, нам нужно знать само искажение. Подлетающий свет нам в этом не поможет, искажение уже нужно знать.

Искусственная натриевая звезда используется как раз для определения искажений турбулентности в данный момент. Мы знаем, какой сигнал от этой звезды мы должны были бы получить без искажений. И мы знаем, какой сигнал получаем на самом деле. Тогда, грубо говоря, искаженный сигнал/неискаженный сигнал = искажение. Измерив таким образом искажение от атмосферы и выставив в соответствии с ним зеркало можно получить значительно улучшенное изображение.

Посмотрите про это все отдельный видос, очень рекомендую.

Симпатишная демонстрация поверхностного натяжения жидкости.

Любая поверхность жидкости представляет собой по физическим свойствам нечто вроде тончайшей резины, натянутой на какой-нибудь контур. Резина тонка, но оказывает вполне заметные силы.

В видео на поверхность мыльной пленки кладут нитку. Поскольку пленка есть и внутри, и снаружи, то нить тянется во все стороны одинаково, то есть, в целом не натягивается. Если лопнуть пленку внутри нитки, то останутся только силы снаружи, которые симметрично натянут нить.

Итак, неделю мы читали книгу Стивена Хокинга 'Теория Всего'. Обсуждаем в комментах!

1/2

Обожаю простые и наглядные демонстрации!

Углекислый газ обладает двумя свойствами. Первое - он тяжелее воздуха. Второе - он не поддерживает горение.

Из-за этого углекислый газ ведет себя как невидимая вода. В видео показано, как углекислый газ 'выливают' на огромное количество свечей, и все они гаснут.

2/2
Гексафторид серы также ощутимо тяжелее воздуха.
Разности плотностей воздуха и этого газа достаточно, чтобы заставить 'плавать' воздушный шарик или кораблик из тонкой фольги. Причем 'поливая' кораблик газом можно заставить его 'затонуть'. Изящно!