💥 Энергия электромагнитной волны у вас в кармане — лазер, который режет сталь

В ваших руках может находиться устройство, концентрация энергии которого сопоставима с промышленными установками всего несколько десятилетий назад. Речь о мощном импульсном лазере, способном за доли секунды прожечь дерево и разрезать лезвие канцелярского ножа. Да, этот лазер является именно импульсным. В этом и заключается его секрет. Вместо того чтобы излучать постоянный луч (как лазерная указка), он накапливает энергию в конденсаторе и высвобождает ее в виде сверхкороткого, невероятно мощного импульса. Что когда-то было громоздкой лабораторной установкой, сегодня может уместиться в кармане. Мощный импульсный лазер — триумф квантовой механики, инженерии.

▪️ Мощность в импульсе: Средняя мощность может быть невысокой (ватты), но пиковая мощность в момент импульса достигает киловатт и даже мегаватт. Это позволяет мгновенно испарять материал в точке контакта, не успев его нагреть.
▪️ Длительность импульса: Импульсы длятся наносекунды (10⁻⁹ с) или даже пикосекунды (10⁻¹² с). Именно эта кратковременность предотвращает распространение тепла и позволяет проводить "холодную" обработку — резку или гравировку без оплавления краев.

Исторически долгий путь к миниатюризации...

▪️1917: Альберт Эйнштейн теоретически предсказал явление вынужденного излучения — физическую основу лазера.
▪️1960: Теодор Майман создал первый в мире работоспособный лазер на рубиновом стержне. Устройство было громоздким и малоэффективным.
▪️1960: Теодор Майман создал первый в мире работоспособный лазер на рубиновом стержне. Устройство было громоздким и малоэффективным.

Малоизвестные факты из физики лазеров:

1. Свет, который не существует в природе. Лазерное излучение когерентно (все волны синхронны) и монохроматично (строго одной длины волны). В естественной среде такого света нет — это чисто рукотворное явление.
2. Отрицательная температура. Для создания инверсии населенностей (состояния, необходимого для работы лазера) активную среду переводят в состояние с так называемой "отрицательной температурой" по шкале Кельвина. Это не "холод", а математическое описание состояния, при котором больше частиц находится на высоком энергетическом уровне, чем на низком.
3. Фотоны-клоны. Каждый фотон в лазерном луче является точной копией другого, порожденной в процессе вынужденного излучения. По сути, луч состоит из триллионов идентичных "клонов".
4. Давление света. Лазерный луч оказывает физическое давление на объект. Для маломощных лазеров оно ничтожно, но мощные импульсные лазеры могут не только прожечь материал, но и механически сдвинуть его микрочастицы. #лазер #техника #science #физика #physics #производство #laser

🔴 Использование лазеров в быту

💥 Лазерная очистка поверхности старой монеты

💥 Лазерная резка

🔦 Лазерная сварка с разной формой луча

💥 Лазерное скальпирование микросхемы

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🎁 РАЗЫГРЫВАЕМ iPhone 17 и не только!

Друзья, запускаем новый конкурс на гаджеты, которые точно никого не оставят равнодушным! На кону:

🔸iPhone 17 – база в этом году
🔸Nothing Headphone (1) – самые необычные полноразмерные наушники
🔸Apple AirPods 4 – классика жанра

Условия участия максимально простые:
1. Подписаться на «Physics.Math.Code» — сообщество для тех кто увлекается физикой, математикой и разработкой
2. Подписаться на «Droider» – канал о технологиях и будущем
3. Нажать кнопку «Участвовать» под постом

Как можете видеть, никаких сомнительных каналов! Только те, которые принесут пользу или научат чему-то новому.

Огромное спасибо магазину гаджетов Big Geek за предоставленные призы! Обязательно загляните к ним на огонёк ;)

Итоги — 1 декабря. Будет 3 победителя. Доставка приза осуществляется по РФ, РБ и Казахстану.

Всем удачи!❤️

🖥 Сборка мусора (англ. garbage collection) в программировании — одна из форм автоматического управления памятью. Специальный процесс, называемый сборщиком мусора (англ. garbage collector - GC), периодически освобождает память, удаляя из неё ставшие ненужными объекты. Автоматическая сборка мусора позволяет повысить безопасность доступа к памяти. Сборка мусора была впервые применена Джоном Маккарти в 1959 году в среде программирования на разработанном им функциональном языке программирования Лисп. Впоследствии она применялась в других системах программирования и языках, преимущественно — в функциональных и логических. Необходимость сборки мусора в языках этих типов обусловлена тем, что структура таких языков делает крайне неудобным отслеживание времени жизни объектов в памяти и ручное управление ею. Широко используемые в этих языках списки и основанные на них сложные структуры данных во время работы программ постоянно создаются, надстраиваются, расширяются, копируются, и правильно определить момент удаления того или иного объекта затруднительно.

В промышленных процедурных и объектных языках сборка мусора долго не использовалась. Предпочтение отдавалось ручному управлению памятью, как более эффективному и предсказуемому. Но со второй половины 1980-х годов технология сборки мусора стала использоваться и в директивных (императивных), и в объектных языках программирования, а со второй половины 1990-х годов всё большее число создаваемых языков и сред, ориентированных на прикладное программирование, включают механизм сборки мусора либо как единственный, либо как один из доступных механизмов управления динамической памятью. В настоящее время она используется в Оберон, Java, Python, Ruby, C#, D, F#, Go и других языках.

▪️Висячая ссылка (англ. dangling pointer) — это ссылка на объект, который уже удалён из памяти. После удаления объекта все сохранившиеся в программе ссылки на него становятся «висячими». Память, занимаемая ранее объектом, может быть передана операционной системе и стать недоступной, или быть использована для размещения нового объекта в той же программе. В первом случае попытка обратиться по «повисшей» ссылке приведёт к срабатыванию механизма защиты памяти и аварийной остановке программы, а во втором — к непредсказуемым последствиям. Появление висячих ссылок обычно становится следствием неправильной оценки времени жизни объекта: программист вызывает команду удаления объекта до того, как его использование прекратится.

▪️Утечки памяти — Создав объект в динамической памяти, программист может не удалить его после завершения использования. Если ссылающейся на объект переменной будет присвоено новое значение и на объект нет других ссылок, он становится программно недоступным, но продолжает занимать память, поскольку команда его удаления не вызывалась. Такая ситуация и называется утечкой памяти (англ. memory leak). Если объекты, ссылки на которые теряются, создаются в программе постоянно, то утечка памяти проявляется в постепенном увеличении объёма используемой памяти; если программа работает долго, объём используемой ею памяти постоянно растёт, и через какое-то время ощутимо замедляется работа системы (из-за необходимости при любом выделении памяти использовать свопинг), либо программа исчерпывает доступный объём адресного пространства и завершается с ошибкой. 📱 Подробности

📱 Автор видео: Владимир Балун

#программирование #архитектура #многопоточность #сборщикмусора #cpp #java #coding #programming

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚙️ Крутящий Момент vs Мощность - физика процессов

В спорах о характеристиках двигателя часто сталкиваются два понятия: крутящий момент и мощность. Разберем их фундаментальные отличия без упрощений и мифов.

▪️1. Физическая сущность

➖ Крутящий момент (M, Н∙м) — это сила, умноженная на плечо рычага. В двигателе — это сила, с которой кривошипно-шатунный механизм проворачивает коленчатый вал.
Момент — это "рывковая" сила двигателя. Чем он выше, тем сильнее двигатель "тянет" на низких и средних оборотах.

➖ Мощность (N, л.с. или кВт) — это работа, совершаемая в единицу времени. Показывает, какой объем работы двигатель может выполнить за секунду.
Мощность — это "скорость" выполнения работы. Чем она выше, тем большую скорость может развить автомобиль.

▪️2. Математическая связь

Мощность — это производная от работы момента. Классическая формула: N = M × ω = M × (2π × n) / 60 [Вт] = ( M × n × π ) / 30 000 [кВт] ≈ [ M (Н∙м) × n (об/мин) ] / 9549
Если нужна мощность в лошадиных силах (л.с.), учитываем, что 1 кВт ≈ 1.3596 л.с.
N — мощность (кВт),
ω — угловая скорость (рад/с),
M — крутящий момент (Н∙м),
n — частота вращения коленвала (об/мин).
Мощность не существует без момента. Она является его функцией и напрямую зависит от того, какой момент двигатель развивает на конкретных оборотах.

▪️3. Что важнее на практике?

Некорректно противопоставлять эти величины. Они две стороны одной медали. Однако, для понимания поведения автомобиля:

➖ Высокий момент в широком диапазоне оборотов (полка момента) — определяет динамику разгона и эластичность двигателя. Автомобиль с высоким моментом на "низах" будет уверенно трогаться и обгонять без постоянных переключений передач. Крутящий момент — это сила, которая создает ускорение.
➖ Максимальная мощность — определяет потенциальную максимальную скорость автомобиля. Чтобы разогнаться до высоких скоростей, нужна способность совершать большую работу каждую секунду, то есть высокая мощность. Мощность — это результат применения этой силы с определенной частотой (оборотами).

В современных двигателях важен не пик момента или мощности, а их кривые и ширина рабочего диапазона. Идеал — ровная "полка" момента на низких и средних оборотах, которая обеспечивает высокую мощность на верхах. #техника #конструктор #механика #динамика #опыты #авто #двигатели

⚙️ Тест 9 типов подвесок [ЛегоТехникс]

🖥 Конструирование подводной лодки на радиоуправлении из LEGO

⚙️ Редуктор из LEGO с огромным передаточным числом

⚙️ Моделирование решения задачи передвижения автомобилей по песчаному грунту с помощью конструктора LEGO

⛔️ 7 препятствий и 5 LEGO-роботов, которые умеют шагать

⚙️ LEGO® Technic Строительство мостов: Задача на 100 кг!

🎻 Когда Lego играет на гитаре лучше, чем ты...

⚙️ Lego MindStorm

👾 Что будет, если надолго оставить инженера с конструктором Lego

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

💡Галогенная лампа накаливания мощностью 20 кВт ⚡️

В контексте кинопроизводства, для создания эффекта естественного солнечного света в павильоне или для ночных съёмок, используются источники света колоссальной мощности. Один из таких инструментов — галогенная лампа накаливания мощностью 20 000 Вт. С физической точки зрения, это устройство — демонстрация фундаментальных законов в экстремальных условиях. Рассмотрим самые интересные факты из физики:

🔸 Закон Джоуля-Ленца. Вся работа этой лампы основана на этом законе. При прохождении электрического тока через вольфрамовую нить её кристаллическая решётка оказывает мощное сопротивление направленному движению электронов. Кинетическая энергия электронов преобразуется в тепловую. При токе в ~91 А (для сети 220 В) и сопротивлении нити накала в несколько Ом, выделяется мощность P = I² * R = 20 000 Вт. Это сопоставимо с мощностью небольшого электрокамина или промышленного обогревателя.

🔸 Температура накала. Для получения видимого излучения вольфрамовая нить должна быть раскалена до температур порядка 3000 К (≈2727 °C). При таких температурах вольфрам активно испаряется, что ограничивает срок службы. Галогенный цикл (наличие паров галогенов, например, йода или брома, в колбе) позволяет частично решить эту проблему, возвращая испарившиеся атомы вольфрама обратно на нить.

🔸 Электрическая прочность. Работа с таким напряжением и, в особенности, током, требует специальных высоковольтных и высокотоковых соединений. Используются керамические патроны и массивные медные контакты, чтобы предотвратить пробой воздуха, нагрев и оплавление соединительных элементов.

🔸Излучение абсолютно чёрного тела. Раскалённая вольфрамовая нить является близким аналогом модели абсолютно чёрного тела. Её спектр излучения — непрерывный и определяется исключительно температурой. Это обеспечивает высокий индекс цветопередачи (CRI ≈100), что критически важно для кинематографии, так как все цвета объектов передаются без искажений.

🔸Смещение Вина. Согласно закону смещения Вина, длина волны, на которую приходится максимум излучения, равна λ_max = b / T, где b — постоянная Вина, T — температура в Кельвинах. Для температуры ~3000 К максимум излучения находится в ближней инфракрасной области. Лишь около 10-15% потребляемой мощности преобразуется в видимый свет, остальное — тепловое (ИК) излучение. Именно поэтому такие осветительные приборы требуют мощных систем жидкостного или воздушного охлаждения.

🔸Световой поток. Для лампы такой мощности световой поток может достигать ~400 000 люмен и более. Для сравнения: стандартная бытовая лампа на 60 Вт дает около 700 лм. Такой поток позволяет эффективно осветить крупные объекты или симулировать дневной свет на большом расстоянии.

Лампа мощностью 20 кВт — это не просто «очень яркая лампочка». Это сложное электротермическое устройство, представляющее собой компромисс между эффективностью, качеством света и колоссальным энергопотреблением, оправданным в рамках требований высокобюджетного кинопроизводства. На видео галогенная лампа мощностью 20 кВт, используемая для съемок крупномасштабных фильмов. #задачи #физика #электродинамика #магнетизм #опыты

▪️Катушка Тесла
▪️ Высоковольтная дуга: физика и история явления
▪️ Демонстрация опыта: Генератор Ван де Граафа.
▪️ Медная спираль
▪️ Задачка для наших физиков. Три вопроса для тех, кто хочет проверить своё понимание электродинамики

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib