⚙️ Задача для наших физиков: Почему уменьшается масса маятника Максвелла во время его колебаний?

📝 Maятник Maкcвeллa (инaчe кoлeco Maкcвeллa) извecтeн кaк клaccичecкaя иллюcтpaция пpeвpaщeния мexaничecкoй энepгии. Maятник cocтoит из диcкa, кoтopый зaкpeплeн нa гopизoнтaльнo ocи, a ocь пoдвeшeнa c двуx cтopoн нa длинныx нитяx к oпope. Koнцы нитeй зaкpeплeны нa ocи вpaщeния. Пpи нaкpучивaнии нити нa ocь вpaщeния и ee pacкpучивaнии мaятник coвepшaeт кoлeбaтeльныe движeния ввepx-вниз.

Для зaпуcкa мaятникa нeoбxoдимo нaкpутить нити нa ocь, пoдняв тaким oбpaзoм мaятник в нaивыcшую тoчку (пoтeнциaльнaя энepгия здecь мaкcимaльнa), a зaтeм oтпуcтить. Пoд дeйcтвиeм cилы тяжecти мaятник нaчнeт oпуcкaтьcя вниз, вce быcтpee вpaщaяcь, c пocтoянным уcкopeниeм. Уcкopeниe диcкa пpи eгo движeнии вниз нe зaвиcит oт eгo мaccы и мoмeнтa инepции, a зaвиcит oт cooтнoшeния paдиуca ocи вpaщeния (r) и paдиуca caмoгo диcкa (R). Пo мepe движeния вниз пoтeнциaльнaя энepгия paнee пoднятoгo мaятникa пepexoдит в кинeтичecкую энepгию пocтупaтeльнoгo и вpaщaтeльнoгo движeния. Oпуcкaния и пoдъeмы диcкa co вce умeньшaющeйcя aмплитудoй пoвтopяютcя мнoгo paз, пoкa мaятник, нaкoнeц, нe ocтaнaвливaeтcя, т.к. вecь пepвoнaчaльный зaпac энepгии в peзультaтe тpeния пpeвpaщaeтcя в тeплoвую энepгию. Cпуcтившиcь дo caмoгo низa - нa cкoлькo xвaтит длины нити (внизу кинeтичecкaя энepгия мaятникa и eгo cкopocть мaкcимaльны), oн пpoдoлжит вpaщeниe пo пpичинe инepции. Пpи этoм нити нaчнут нaкpучивaтьcя нa ocь вpaщeния, и мaятник cтaнeт пoднимaтьcя ввepx. Oднaкo тeпepь oн нe дocтигнeт пepвoнaчaльнoй выcoты, т.к. чacть мexaничecкoй энepгии мaятник тepяeт зa cчeт тpeния. Cдeлaв нecкoлькo дecяткoв кoлeбaтeльныx движeний (в зaвиcимocти oт кoнcтpукции), мaятник ocтaнoвитcя. B нижнeй тoчкe тpaeктopии мaятник зa oчeнь кopoткий пpoмeжутoк вpeмeни мeняeт cвoe нaпpaвлeниe движeния. Здecь нить мaятникa иcпытывaeт cильный pывoк. Cилa нaтяжeния нити в этoт мoмeнт вoзpacтaeт в нecкoлькo paз. Этa дoпoлнитeльнaя cилa нaтяжeния нити тeм мeньшe, чeм мeньшe paдиуc ocи вpaщeния, и тeм бoльшe, чeм бoльшee paccтoяниe пpoxoдит мaятник oт нaчaлa движeния дo caмoй низшeй тoчки. Ecли нить тoнкaя, тo oнa мoжeт дaжe пopвaтьcя. #физика #physics #gif #видеоуроки #научные_фильмы #колебания #science #физика #опыты #механика

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚙️ Задача по механике для наших подписчиков 🧐

▪️ 1. Почему при раскручивании цепи/ремня ГРМ на подшипнике нижний край цепи/ремня становится волнообразным на той стороне, которая идёт вверх? Почему этого не возникает на другой стороне?

▪️2. Какую максимальную угловую скорость могут выдерживать подшипники такого типа? Как её оценить?

▪️3. Почему цепь имеет вытянутый вид и её форма не стремиться превратиться в окружность из-за центробежных сил?

#физика #physics #задачи #видеоуроки #научные_фильмы #колебания #science #физика #опыты #механика

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🧲 Магнитное демпфирование — это форма демпфирования, возникающая, когда магнитное поле (т. Е. Магнит) проходит некоторое расстояние через электрический проводник или мимо него (или наоборот). Когда магнитное поле проходит по проводнику, это движение вызывает вихревой ток в проводнике. Поток электронов в проводнике немедленно создает противоположное магнитное поле, которое приводит к демпфированию магнита и выделяет тепло внутри проводника, аналогичное накоплению тепла внутри шнура питания во время использования. Количество энергии, передаваемой проводнику в виде тепла, равно изменению кинетической энергии, теряемой магнитом – чем больше потеря кинетической энергии магнитом (произведение его массы на скорость), тем больше накопление тепла в проводнике и тем сильнее эффект демпфирования. Вихревые токи, индуцируемые в проводниках, намного усиливаются по мере приближения температур к криогенному уровню. Это обеспечивает критическое демпфирование для криогенных применений и испытаний в аэрокосмической промышленности.

#магнетизм #физика #physics #колебания #волны #опыты #эксперименты #электродинамика

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🟢 Капля воды в узле стоячей звуковой волны

〰️ Воздействие звуковых волн различных частот на соль 🔉

🔊 Колебания, стоячие волны, резонанс и сахар в качестве индикатора узлов звуковых волн

🔊 Акустическая левитация капель

〰️ Акустическая левитация

#физика #волны #physics #science #колебания #видеоуроки #наука #опыты #эксперименты

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🔴Что будет, если вращать лазерную указку внутри замкнутого зеркала, у которого сечение правильного треугольника 🎮

Интересный случай: когда зеркало отражает лазерный луч в сам лазер. Это называют внешней оптической обратной связью.

При этом все очень сильно зависит от природы лазера. В некоторых случаях это будет для лазера фатальным, так как мощность на выходном зеркале возрастет (иногда значительно из-за повышения оптической добротности резонатора), и лазер, исходно работающий на мощности, близкой к предельно допустимой для выходного зеркала (а часто так и бывает), это зеркало просто сожжет. Именно такая ситуация характерна для полупроводниковых лазеров, и если посветить лазерной указкой в зеркало, она этого может не пережить (в хороших лазерных указках система стабилизации выходной мощности в этой ситуации снизит ток лазера, но такие указки давно перестали делать). Однако и слабый отраженный сигнал, попадающий на лазерный диод, резко ухудшает характеристики генерируемого излучения, особенно шумы. При разработке приборов, использующих полупроводниковые лазеры, приходится тщательно бороться с оптической обратной связью — например, плоские поверхности в параллельных пучках обязательно или ставятся под небольшим углом к оси (либо под углом Брюстера), либо используются специальные компоненты, пропускающие свет в одну сторону — оптические изоляторы.

В других же случаях такая внешняя оптическая обратная связь не несет угрозы целостности лазера (например, когда речь идет о газовых и непрерывных твердотельных лазерах с относительно небольшой излучаемой мощностью), однако возникающие при этом паразитные резонаторы изменяют модовую структуру пучка, которая становится чувствительной к изменениям геометрии этих резонаторов. Это приводит к непредсказуемым колебаниям мощности и модового состава лазерного излучения, возрастанию шумов, паразитной частотной модуляции спектра, и другим нежелательным явлениям.

В импульсных лазерах, генерирующих фемтосекундные импульсы, оптическая обратная связь приводит к сильным искажениям огибающей импульсов, вплоть до появления паразитной генерации из-за усиления отраженных импульсов, вернувшихся в резонатор. #колебания #геометрия #физика #моделирование #свет #physics #излучение #волны #оптика #видеоуроки

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🔥 Металлическая посуда + Зеркало = Солнечная энергия для приготовления пищи в Афганистане. Вогнутое зеркало, изогнутое внутрь, похоже на чашу и обладает способностью фокусировать световые лучи. Когда световые лучи, падающие на такое зеркало, отражаются, они сходятся в одной точке, известной как фокус. В точке фокуса оказывается достаточно энергии, чтобы подогревать пищу, плавить металлы и камни.

🔤Но какой математической формулой должна описываться геометрическая форма зеркала, чтобы оно могло собирать лучи в одной точке?

▪️ Эллипс: если поместить источник света в фокусе эллипса, то после отражения от стенок эллипса все лучи сойдутся в другом фокусе, причём одновременно. Это свойство используется, например, в методе литотрипсии в медицине, где на основе эллипса удаляют камни из почек.

▪️ Гипербола: луч света, направленный на один фокус, отражается от гиперболы таким образом, что кажется, будто он исходит из другого фокуса. Это свойство используют для изготовления ламп с рассеивающим светом, например, при кварцевании помещения.

▪️ Парабола: лучи света, параллельные оси параболы, отражаются от неё и собираются в фокусе. Это свойство используется в параболических зеркалах и антеннах, а также в конструкциях прожекторов, фонарей, фар, телескопов-рефлекторов.

Таким образом, эллипс фокусирует лучи, выпущенные из одного фокуса, гипербола — лучи, направленные в один фокус, а парабола — лучи, параллельные её оси.

❓Вопрос для наших подписчиков: Подходит ли зеркало сферической формы? Сможет ли оно собрать все лучи в одно точке?

🔎 Оптика вогнутых (сферических и параболических) зеркал

📡 Задача по физике [оптике] для наших подписчиков

#колебания #ядерная_физика #физика #атомная_физика #свет #physics #излучение #волны #оптика #видеоуроки

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🖥 Юрий Рыбников. Наука и образование как средство зомбирования жителей Земли

Гость — Рыбников Юрий Степанович, «учёный», предложивший периодическую систему электроатомов Равноправной Устойчивой Симметрии (РУС) землян, методику построения электроструктур электроатомов, соединившую физику, химию, электричество, счёт РУСов (математику) в единую систему Знаний. Полностью отрицает современную теорию строения атома и множество других современных научных представлений.

Гениальная сдержанность ведущего.

#электродинамика #квантоваяфизика #физика #наука #physics #колебания #science #волны #physics

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🟢 Задача по физике [механика]

Как вы считаете, возможны ли в реальной жизни колебания, представленные на анимации, когда фиксированная точка на поверхности описывает окружность (эллипс) ? При каких условиях и каких волнах такое возможно? Есть ли какие-то особенности в характере взаимодействия между частицами на данной модели? #физика #опыты #physics #мехаемка #задачи #колебания #gif

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚙️Маятник Капицы — система, состоящая из грузика, прикреплённого к лёгкой нерастяжимой спице, которая крепится к вибрирующему подвесу. Маятник носит имя академика и нобелевского лауреата П. Л. Капицы, построившего в 1951 году теорию для описания такой системы. При неподвижной точке подвеса модель описывает обычный математический маятник, для которого имеются два положения равновесия: в нижней точке и в верхней точке. При этом равновесие математического маятника в верхней точке является неустойчивым, и любое сколь угодно малое возмущение приводит к потере равновесия.

Удивительной особенностью маятника Капицы является то, что, вопреки интуиции, перевёрнутое (вертикальное) положение маятника может быть устойчивым в случае быстрых вибраций подвеса. Хотя такое наблюдение было сделано еще в 1908 году А. Стефенсоном, в течение длительного времени не имелось математического объяснения причин такой устойчивости. П. Л. Капица экспериментально исследовал такой маятник, а также построил теорию динамической стабилизации, разделяя движение на «быстрые» и «медленные» переменные и введя эффективный потенциал. Работа П. Л. Капицы, опубликованная в 1951 году, открыла новое направление в физике — вибрационную механику. Метод П. Л. Капицы используется для описания колебательных процессов в атомной физике, физике плазмы, кибернетической физике. Эффективный потенциал, описывающий «медленную составляющую движения», описывается в томе «механика» курса теоретической физики Л. Д. Ландау.

Маятник Капицы интересен ещё и тем, что в такой простой системе можно наблюдать параметрические резонансы, когда нижнее положение равновесия не является больше устойчивым и амплитуда малых отклонений маятника нарастает со временем. Также, при большой амплитуде вынуждающих колебаний в системе могут реализовываться хаотические режимы, когда в сечении Пуанкаре наблюдаются странные аттракторы. #механика #кинематика #колебания #опыты #физика #механика #physics #science #теория_колебаний #изобретения

📚 Курс теоретической механики. В 2 томах [1979] Бутенин Н.В., Лунц Я.Л., Меркин Д.Р.

📚 Подбор книг по теории колебаний, волнам, резонансам [около 90 книг]

📚 Теоретическая физика (в 10 томах) [2001 - 2005] Ландау, Лифшиц

⚠️ Прежде чем читать 10 томов Ландау

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🟢 Задача для наших инженеров: Почему стекло машины трескается/разбивается без ударов, а от легкого прикосновения? 🔧

#механика #кинематика #колебания #опыты #физика #механика #physics #science #теория_колебаний #изобретения

〰️ Звуковой резонанс

📚 Курс теоретической механики. В 2 томах [1979] Бутенин Н.В., Лунц Я.Л., Меркин Д.Р.

📚 Подбор книг по теории колебаний, волнам, резонансам [около 90 книг]

📚 Теоретическая физика (в 10 томах) [2001 - 2005] Ландау, Лифшиц

⚠️ Прежде чем читать 10 томов Ландау

🔩 Гаситель вибрации

🌀 Резонанс: частот имеет значение

⚙️ Маятник Капицы

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib