AlexAlpha | ФизМат для всех

2/2
Еще если вареное яйцо раскрутить очень сильно, то оно будет подниматься на острый кончик (точно так же, как китайский волчок, который мы как-то уже смотрели).
Сырое яйцо так не может - из-за движения жидкости центр тяжести смещается и необходимую скорость развить не получается.

1/2
Простой и даже вполне себе вкусный опыт (с солькой особенно) - сырое и вареное яйца вращаются по-разному!

Вареное яйцо - единое твердое тело. Если мы закручиваем скорлупу, то мы закручиваем все яйцо целиком - и желток, и белок.
Сырое же яйцо - жидкое. Когда мы закручиваем скорлупу, то передаем вращательный импульс только, собственно, скорлупе. Жидкие белок и желток из-за инерции стремятся остаться неподвижными и только сила трения их все же заставляет двигаться. Но при этом сила трения тормозит скорлупу, поэтому сырое яйцо будет вращаться медленнее, чем твердое.

Что интересно - если сырое яйцо остановить, то жидкость внутри продолжит вращаться по инерции и увлечет за собой скорлупу. То есть, сырое яйцо способно вращаться даже после остановки.

3/3
Мудрый зритель несомненно узнал в моем описании другую известную демонстрацию - сложение горизонтальных и вертикальных колебаний дает нам широко известные фигуры Лиссажу! Гвоздик в палочке движется вот по таким веселым траекториям, да.

2/3
В эфире была показана вертушка Беньо, которая в англоязычном сегменте называется Hui Stick (поэтому пожилой мальчишка в видео так старательно учит нас плохому).

Слово Hui имеет двойной смысл. Во-первых, в немецком языке это аналог нашему 'Ух ты!', то есть, это 'Ухты-палочка'. Во-вторых, в английском языке палочку зовут Hooey Stick, где Hooey - чепуха, ерунда.

Теперь о физике.
Палочка Беньо - пример паразитных колебаний и преобразования одного вида движения в другое.

Если водить палочкой по зазубренному стержню с пропеллером, то возникают сразу два колебания - с одной стороны палочка прыгает вверх-вниз по зубцам (вертикальные колебания), с другой стороны из-за трения и давления руки стержень слегка изгибается влево-вправо (горизонтальные колебания).

При сложении этих двух колебаний получается небольшой эллипс (или даже круг), по которому движется гвоздик, который держит пропеллер.
Отверстие пропеллера специально сделано так, чтобы гвоздик свободно болтался в нем. Когда гвоздик вращается, то он время от времени касается пропеллера и сила трения заставляет его вращаться.

Внимательные зрители заметят, что в первом видео пропеллер вращается в различных направлениях - ловкий фокусник, показывающий данную демонстрацию, может незаметно прикладывать палец к левой или правой стороне зазубренного стержня и тем самым гасить одну из волн и выделять другую, определяя тем самым направление вращения.

Если вы когда-нибудь будете ехать во Владивосток на поезде в плацкарте с пещерными людьми, то теперь у вас есть с ними общие темы для разговора - уж что-что, а трение палочки о палочку они понимают!

1/3
В эфире американец учит нас, кхм, волшебному слову!

При этом он трет одной палочкой другую ребристую палочку, и на ней вращается пропеллер. Что здесь вообще происходит?

P.S. Ху.. И?!

Я вам сейчас расскажу то, что вы и так прекрасно знаете. Итак, при испуге электрическое сопротивление человеческой кожи уменьшается!

В видео парень на пригорочке надевает на пальцы два контакта и врубает пугающее видео - примерно на пятой секунду виден подскок проводимости (с ~32000 до 34000 в условных единицах). Увеличение проводимости = уменьшение сопротивления.

С точки зрения биологии, при испуге мозг распознает угрозу и активирует гипоталамус, который в свою очередь посылает мощный импульс по нервным волокнам прямо к потоковым железам. Они расположены по всему телу, но особенно концентрируются на ладонях ('потеют ладони' именно потому) и подошвах ног.

Сухая человеческая кожа имеет очень высокое электрическое сопротивление (малую проводимость). В спокойном состоянии протоки потовых желез заполнены, но довольно мало. При испуге же они мгновенно заполняются соленым потом, содержащим ионы - переносчики электрического тока. Кожа начинает проводить ток гораздо лучше.

Так что если в вас летит молния - постарайтесь максимально не пугаться. Скушайте анекдот, расскажите печеньку. Смельчаков молния оставит в живых!

Широко известный, но от этого не менее прекрасный опыт - пинпонговый шарик зависает в струе воздуха.

В основе большей части процессов, связанных с потоками и течениями, лежит уравнение Бернулли, которое постулирует простой факт - чем выше скорость потока, тем меньше давление в этой области.

Итак, фен дует снизу вверх. Если положить шарик, то воздушный поток будет толкать его строго вверх. Внутри потока давление воздуха ниже, чем давление окружающего неподвижного воздуха, из-за чего шарик засасывается и удерживается в струе. Стоит мячику попытаться выпасть, окружающее высокое давление затолкает шарик обратно в струю.

Если струю наклонить, то шарик все равно остается внутри и не выпадает. В этом случае воздушный поток, натыкаясь на шарик, больше обтекает его, чем отскакивает в обратную сторону. Но поскольку шарик все еще препятствует прохождению воздуха, то над шариком воздух движется быстрее, чем под ним, то есть, давление над шариком ниже, чем под ним. Таким манером шарик все еще подсасывается вверх и удерживается таким образом. Важную роль играет третий закон Ньютона - поскольку шарик заставил струю отклониться вниз, то закономерно струя толкает шарик вверх.

Рекомендую к повторению, очень наглядный опыт.

Простая, но от этого не менее яркая демонстрация атмосферного давления.

Суть: если в алюминиевой банке довести немного воды до кипения, а затем банку открытой частью окунуть в ледяную воду, то она схлопнется.

Здесь играют два фактора.
1. Вода нагревается в банке не просто так, нагревать пустую банку было бы не так интересно. Дело в том, что давление водяного пара при нагревании очень сильно и резко увеличивается. При 20 С это всего лишь 2.34 кПа (то есть, ~2% от атмосферного давления), но уже к 100 С давление поднимается до 100 кПа, то есть, до атмосферного давления. Поэтому можно сказать, что в банке с закипающей водой воздуха достаточно мало - его вытеснил водяной пар.

2. При окунании банки горячий водяной пар резко охлаждается, из-за чего его давление так же резко падает в обратную сторону - от атмосферы до практически нулевого давления. Поскольку давление снаружи все еще атмосферное, то оно и сплющивает банку.

Для тех, кто не понял - бдыщ!

2/2
Изображение при этом строится вот таким перевернутым образом.

Причем здесь идет чистая торговля между качеством и яркостью. Если сделать отверстие побольше, то пройдет больше лучей, но в том числе и мусорных, не относящихся к изображению - изображение станет более ярким, но и более размытым.
И наоборот.

1/2
Пинхол или стеноп - простейший фотоаппарат без отдельного объектива. Роль объектива играет крошечное отверстие (поэтому он, собственно, пинхол).

Человек видит окружающие предметы так - на предметы попадает солнечный свет или свет от лампы, отражается и попадает человеку в глаз. То есть, от любого предмета одновременно идет огромная куча лучей.

При этом если мы захотим получить на стене, например, изображение только какого-то одного предмета (например, на стене можно поместить светочувствительную бумагу и так получить фотографию этого предмета), то в обычной ситуации у нас ничего не получится - свет от конкретного предмета забивается светом от всего остального. Чтобы отсечь остальные лучи, нужно закрыть некое пространство (комнату или обычную коробку, как в видео) и пропускать свет только через крохотное отверстие. Тогда мы на стенке получим изображение отдельных предметов, а не просто белую засветку.

В видео именно это и показано. Если в коробку на стенку поместить светочувствительную бумагу, то можно получить фотографию. Качество будет, конечно, огонь, но тем не менее.

Попробуйте повторить сами, это довольно интересно.

Интересная демонстрация силы Ампера.

Напомню, что если поместить проводник, по которому течет ток, в магнитное поле, то на него начинает действовать сила - собственно, сила Ампера. Кто учился в школе даже может вспомнить, что ее направление определяется по правилу левой руки.

В видео показана своеобразная ось с магнитами в качестве колес. Эту систему помещают в два параллельных желоба и пускают по ним ток.

Собственно, по оси (перекладине, держащей магниты) течет ток, а магниты создают магнитное поле - так и получается, что система едет вперед. А если поменять полярность, то ток направится в другую сторону, сила Ампера в противоположную - колеса катятся обратно.

2/2
По этому же принципу работает магнитный тормоз - нужно только взять металлическую пластину потолще.

1/2
Демонстрация относительно сложной физики, которую при этом легко повторить самостоятельно.

Итак, нам понадобятся нитка, магнит и алюминиевая банка из под пив водк колы.
Если заставить магнит качаться над банкой, то неожиданно банка начнет подыгрывать магниту и качаться вместе с ним.

Объяснение кроется в явлении электромагнитной индукции и токах Фуко.
Если поместить кусок металла в переменное магнитное поле, то в нем появится напряжение и потечет ток. При качании магнит то приближается, то отдаляется от металла банки, поэтому магнитное поле то больше, то меньше - короче говоря, банка оказывается в переменном магнитном поле и в ней начинают течь токи.

Эти самые токи вокруг себя создают уже свое собственное магнитное поле, которое препятствует движению магнита. То есть, если магнит приближается, то магнитное поле от банки пытается оттолкнуть магнит, а если магнит отдаляется - наоборот притянуть обратно.

Так банка и раскачивается.

Эксперимент на 3,5 копейки. Полкопейки завтра занесете.

Итак, половину стеклянной банке закоптили и подвесили на крышку микрофон. Если теперь с чистой стороны включить лампу накаливания, то микрофон запишет постоянный гул. Что же это такое?

Это фотоакустический эффект, то есть, некое преобразование света в звук.

Объяснить наблюдаемое просто. Закопченная сторона банки поглощает свет от лампочки накаливания и нагревается. От этого нагревается воздух вблизи банки, расширяется и создает звук.
Но звука бы не было, если бы не одно важное обстоятельство - свет в лампочке горит неравномерно. На самом деле переменное напряжение заставляет лампочку 100 раз в секунду вспыхивать и погасать обратно. То же самое происходит и с закопченной стенкой и воздухом рядом с ней - они нагреваются и охлаждаются короткими импульсами, длящимися 100 раз в секунду. Так и образуется гул.

Банка в этом процессе безусловно служит резонатором, усиливающим гул.

Обожаю шлирен-метод.

В видео показана съемка холодных воздушных потоков, исходящих от мороженки (да-да, пока мы ждем отопительный сезон, кто-то ест мороженое с двумя палочками).

Суть подобной съемки проста. Голубой круг на фоне - параболическое зеркало. Оно собирает все лучи, проходящие в воздухе, и фокусирует их в одну точку вблизи от камеры.

Холодный воздух виден на фоне теплого из-за преломления. Дело в том, что воздух тоже преломляет свет, но совсем чуть-чуть. Хотя этого чуть-чуть хватает, чтобы люди наблюдали всякие разные миражи, например.

Преломление воздуха зависит от температуры, поэтому лучи, проходящие через теплый воздух, преломляются немного не так как лучи, проходящие через холодный воздух от мороженки. Поэтому мы и видим холодный воздух на фоне теплого.

Такие дела.

Такой маленький, а уже физик...

В эфире по всем признакам детский опыт.
Суть: если воткнуть ложку в бутылку с рисом, то ложка с легкостью вынется обратно. Но теперь же если рис уплотнить и воткнуть ложку снова, то бутылка поднимется вместе с рисом.

Объяснение кроется в действии силы трения покоя, которая многократно усиливается при встряхивании риса.
Изначально между рисинками много воздуха, который, очевидно, не создает трение для ложки. При встряхивании воздуха становится ощутимо меньше, его место занимает рис, который таки создает трение.

При ударе ложка проникает внутрь массы, раздвигая зерна риса. Стенки бутылки условно жесткие и расширяются слабо, из-за чего рисинки начинают сильно давить друг на друга, на стенки и на саму ложку. Поскольку сила трения напрямую зависит от силы давления, то ложка оказывается заперта. Сила тяжести бутылки меньше чем созданная сила трения, и бутылка поднимается вместе с ложкой.

Повторяйте на завтрак, обед и ужин. И перед сном можно.

2/2
Человеческое тело тоже нагрето и тоже испускает излучение. Просто из-за того, что мы нагреты не очень сильно, излучение находится в таком диапазоне, в котором мы не можем увидеть глазами. Но можем приборами!

Тепловизор - специальный прибор, позволяющий увидеть излучение от нагретых тел.

В видео показан человек за стеклом. Обратите внимание на голову и руки - они нагреты и не защищены одеждой, поэтому мы видим их яркое свечение.

Также можно заметить, что мы не видим свечение за стеклом. Все просто - излучение от человека происходит в таком диапазоне, которое не пропускается стеклом.

#Школа8

1/2
Легко заметить, что предыдущие два вида передачи тепла - теплопроводность и конвекция - не объясняют один очень важный процесс. Я про Солнце. Между нами и Солнцем нет ни жидкости, ни газа, ни твердого тела - однако солнечное тепло доходит.

Третий вид теплопередачи - излучение. Суть в том, что любое нагретое тело излучает электромагнитную энергию, а окружающие тела поглощают ее и нагреваются. Солнце каждое мгновение излучает чудовищное количество энергии в самых разных формах - малую часть этой энергии поглощает Земля, и за счет этой энергии мы можем жить.

Чем горячее тело, тем больше энергии оно излучает.
В видео нагревают кусок металла до высоких температур - чем горячее становится металл, тем ярче он светится.

#Школа8

Вы знаете, расческой можно не только волосы расчесывать, но и... ну, сначала расчесать волосы, а потом не только.

Итак, если расчесать волосы пластиковой расческой, то пластик зарядится отрицательно, а волосы положительно. Так происходит из-за того, что пластик удерживает свои электроны сильнее, чем волосы, поэтому волосы электроны отдают, пластик забирает.

Если теперь расческу поднести к струе воды, то струя неожиданно притянется к расческе!
Дело в том, что расческа создает внешнее отрицательное электрическое поле, из-за чего положительные заряды в воде ориентируются в сторону расчески и тянутся к ней (напомню, что + и - притягиваются). При этом отрицательный заряд отталкивается в дальнюю часть струи, из-за чего его действие слабо.

Попробуйте повторить, почувствуйте себя Посейдоном!

Копеечная демонстрация силы Архимеда, которую кто-угодно, владеющий пластилином, может повторить за секунду.

Итак, кусок пластилин кидают в воду - он тонет; из куска пластилина лепят подобие лодочки - она не тонет.

На лодочку действует сила тяжести mg, которая не меняется, и действует сила Архимеда, которая зависит от объема погруженной части (Fa = ρgVп).

В полностью сжатом виде средняя плотность пластилина оказывается выше плотности воды, и пластилин тонет. Если придать пластилину форму лодочки, то из-за воздуха в лодочке средняя плотность окажется меньше плотности воды, и такая лодочка будет плавать. Конечно же, свою важную (но совершенно не решающую) роль здесь еще играет поверхностное натяжение, которое увеличивается для лодочки из-за увеличения площади поверхности.

Именно так и могут плавать стальные корабли - сама сталь, конечно же, утонула бы, но сталь+воздух имеет среднюю плотность меньше, чем у воды, и потому вполне живенько плавает.

В общем, тут плавает, там не плавает - все как обычно!