⚛️ Физика в половине десятого [1971]

В игровой манере научно-популярный фильм рассказывает о квантовой физике. В доме отдыха, во время перерыва в трансляции хоккейного матча зрители рассуждают об устройстве атома.
Некоторые особенности сюжета:
▪️ Физик пытается объяснить режиссёру, что наглядно изображать явления в физике нереально, так как реальность будет искажена.
▪️ Отдыхающий утверждает, что если из сложного сделать простое, то можно ввести народ в заблуждение.
#ОТО #физика #механика #наука #science #physics #космология #астрономия #кванитовая_физика #квантовая_механика

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚙️🖥 Конструирование подводной лодки на радиоуправлении из LEGO, Raspberry Pi, двигателей и магнитов, а также шприца для регулировки глубины погружения по принципу плавательного пузыря (сила Архимеда).

⚙️ 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

#техника #конструктор #ARM #программирование #механика #разработка #микроконтроллеры

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚙️ Основное отличие двухтактного и четырёхтактного двигателей внутреннего сгорания (ДВС) заключается в количестве тактов — движений поршня, за которые происходит рабочий цикл. В двухтактном двигателе рабочий цикл совершается за один оборот коленчатого вала, в четырёхтактном — за два оборота.

▪️Двухтактный двигатель. Принцип работы: один полный рабочий цикл (впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск) происходит за два такта поршня.
— Отдельного газораспределительного механизма нет — роль впускных и выпускных клапанов выполняют отверстия в стенках цилиндра.
— Топливо обычно смешивается с маслом для смазки движущихся частей.
— Мощность двухтактного двигателя при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения вала теоретически в два раза больше четырёхтактного за счёт большего числа рабочих циклов. Однако неполное использование хода поршня для расширения и затраты части вырабатываемой мощности на продувку приводят к увеличению мощности только на 60–70%.

▪️Четырехтактный двигатель. Принцип работы: рабочий цикл состоит из четырёх тактов (ходов поршня).
— Для переключения полости цилиндра на впуск и на выхлоп используется отдельный газораспределительный механизм.
— Каждая фаза газообмена выполняется во время отдельного полуоборота коленчатого вала.
— Расход топлива ниже, так как топливная смесь полностью сгорает в цилиндре, и только потом, когда открывается выпускной клапан, отработанные газы выходят наружу.
— Экологичность — за счёт полного сгорания топливной смеси выделяется меньше вредных веществ в атмосферу.
#физика #physics #механика #видеоуроки #научные_фильмы #ДВС #техника #опыты #лекции

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚙️ Что это такое и зачем используется?

Это гибкая связь между двумя вращающимися частями: стартер и двигатель, например.

Если вы хотите передавать крутящий момент между двумя нефиксированными, почти параллельными, несоосными осями, то выгодно использовать гибкие ремни.

▪️ Первоначально нет чистого крутящего момента, поэтому форма муфты определяется тем, что каждая полоса действует как пружина, и они действуют друг против друга.
▪️ Когда приводной двигатель начинает вращаться, крутящий момент становится наибольшей силой, поэтому муфта закручивается вверх.
▪️ Когда он достигает рабочей скорости, центростремительная сила лент становится наибольшей, поэтому средние части снова выскакивают.

Преимущества: отличная изоляция между двигателем и нагрузкой, относительно высокий КПД при использовании постоянной угловой скорости/крутящего момента, очень простой и легкий ремонт.

Проблемы: Максимальная крутящая нагрузка пропорциональна модулю Юнга лент, а также пределу прочности на разрыв. Медленная реакция.

Гибкая подвижная муфта (гибкая, подвижная, компенсирующая) — это устройство, которое позволяет валам немного смещаться относительно друг друга, но при этом обеспечивает их надёжное соединение. Такие муфты компенсируют угловые, осевые и радиальные смещения валов, а также гасят вибрации и удары, возникающие при работе механизмов. #механика #физика #техника #physics #двигатель #engine #maths #science

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

😵‍💫 Спиральный водяной насос

Водяной насос со спиральной трубой является методом откачки воды с подливным водоподъемным колесом, которое имеет лопатку, соединенную со спиральной трубой. По мере поворота колеса, лопатка обеспечивает спиральную трубу либо водой, либо воздухом. Давление от гидростатического напора, вырабатываемого водяным столбом, обеспеченного лопаткой, добавляется к давлению от предыдущих лопаток, и, таким образом, при повороте колеса увеличивается давление воды с каждым поворотом спирали. Основная характеристика спирального водяного насоса состоит в том, что он может откачивать воду без необходимости в электричестве или топливе. Он работает на энергии расхода воды. После сооружения, спиральный водяной насос способен выталкивать воду на высоту до 30 метров (горизонтальный толчок) и на расстояние до 70 метров (вертикальный толчок). Толчок воды (насколько вода будет вытолкнута горизонтально или вертикально) зависит от размера колеса Спирального Водяного Насоса, и сколько труб уложено вокруг колеса.

Спиральный водяной насос: Когда колесо вращается при помощи гидроэнергии, «заглатывание» обеспечивает поступление воды или воздуха в трубу при каждом
вращении. Сочетание воды и воздуха в трубе создает увеличенное давление при каждом вращении колеса. Данное созданное давление позволяет воде выталкиваться на определенную высоту.

😓 Самый интересный подвох: если в центре такого насоса гидравлическая нагрузка, а сами трубки очень узкие, то вода может поступать плохо из-за эффекта поверхностного натяжения. Наглядный пример посмотрите в видео. #гидростатика #опыты #физика #механика #physics #science #гидродинамика #изобретения

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚛️ 6 красивых физических опытов и их объяснение от Physics.Math.Code💤

▪️ Сложение колебаний динамика и прямолинейного потока вода, в результате которого получается бегущая волна около синусоидальной формы. Однако волна в некоторые моменты времени как будто замирает в воздухе. Связано это со стробоскопическим эффектом: частота камеры иногда точно совпадает с частотой колебаний динамика, в результате подвижная струя кажется неподвижной. Стробоскопический эффект при съёмке заключается в иллюзии неподвижности быстро движущихся тел.

▪️Неодимовый магнит может использоваться для сбора железной стружки благодаря высокой силе притяжения, которая характерна для этого типа магнитов. Стружка, особенно железосодержащая, притягивается к магниту, что позволяет улавливать её в разных областях. Магнит притягивает ферромагнитные частицы (железо, сталь). Цветные металлы и неметаллические загрязнения остаются незамеченными. Для очистки моторного масла от мелкой металлической стружки, которая образуется из-за трения деталей двигателя. Магнит размещают снаружи корпуса масляного фильтра, в области прохождения масла. Стружка притягивается и удерживается, предотвращая её дальнейшее циркулирование по системе.

▪️Уменьшение объема тела тесно связано с уменьшением его момента инерции J = (2/5) × m × r² (для сферы). Закон сохранения момента импульса гласит, что если момент внешних сил, действующих на механическую систему относительно центра оси, равен нулю, то момент импульса системы относительно этого центра с течением времени не изменяется. Если момент импульса L = J ×ω сохраняется, то при уменьшении момента инерции J (сжатие проволочного каркаса), частота вращения будет увеличиваться.

▪️ Рёбра жёсткости (складки) способны сделать бумагу твёрдой — они придают листу прочность, который не выдерживает в форме ровного прямого листа. Это происходит, если лист сложить так, чтобы получились рёбра жёсткости. Например: Сложить лист «гармошкой» — создаёт большое количество рёбер жёсткости. Рёбра жёсткости направляют деформацию «по сложному» пути. Например, если лист согнули под углом 90 градусов, напряжения, которые возникают в материале, распространяются не в продольной плоскости, а в поперечной. В этой плоскости согнуть лист сложнее, так как нужно разорвать межмолекулярные связи.

▪️Гироскопический эффект и прецессия — понятия, связанные с поведением вращающихся объектов, в частности гироскопов. Эти термины объясняют, как ось вращения гироскопа сохраняет направление в пространстве, а при внешнем воздействии ось не меняет направление сразу, а начинает плавно описывать движение. Гироскопический эффект — это способность быстро вращающегося тела удерживать своё положение в пространстве в плоскости своего вращения. Прецессия — это движение оси вращения гироскопа вокруг другой оси. Сила тяжести действует на гироскоп, создавая момент силы, который пытается заставить его опрокинуться. Однако гироскоп прецессирует, и ось его вращения остаётся направленной вверх. Если ось быстро вращающегося гироскопа слегка отклонить от вертикали, то она начнёт прецессировать вокруг вертикального положения, то есть совершать вращательное движение по поверхности конуса.

▪️Когда один шар сталкивается с цепочкой из нескольких одинаковых шаров, налетающий шар обменивается скоростью со вторым шаром, второй — с третьим и так далее. В результате все шары, кроме последнего, будут находиться в покое, а последний шар отскочит ровно с той же самой скоростью, с которой двигался налетающий шар. Это происходит благодаря закону сохранения импульса, согласно которому суммарный импульс системы тел до взаимодействия равен суммарному импульсу этой системы тел после взаимодействия.
#физика #physics #science #видеоуроки #наука #опыты #эксперименты #механика

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🖥 Визитка программиста 👨🏻‍💻 Если нет такой визитки, то не программист.

Видеоэкран с трёхмерной мышью из фототранзистора и двухцветных китайских матриц под управлением микроконтроллера ATmega-644 на собственной многозадачной операционной системе. Сделано на предельно дешёвой элементной базе, вся схема разведена в двух слоях.

Многооконный интерфейс с предзагруженными демо-приложениями: скрин-сейвер, графическая рисовалка, видеролики с альфа-каналом, интерактивное моделирование в реальном времени пламени на основе температурной модели горения и воды методом клеточного автомата.
Сайт автора: http://velect.ru/
Статья о реализованной в проекте многозадачности: http://www.velect.ru/articles.html

#техника #конструктор #ARM #ATmega644 #программирование #механика #разработка #микроконтроллеры

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚙️ Тест 9 типов подвесок [ЛегоТехникс]

Из конструктора LEGO Technic можно собирать механические подвески — узлы, которые входят в состав моделей автомобилей, мотоциклов и других транспортных средств. Некоторые наборы LEGO Technic, в которых есть подвески:
▪️MOC-159983 — Axle with Steering, Drive, Suspension for 1:10 wheels (2023) — набор с подвеской для колёс 1:10.
▪️MOC-152716 — Simple Front Suspension (2023) — набор с простой передней подвеской.
▪️MOC-132045 — Front Race Car Suspension (2022) — набор с подвеской для передней оси гоночного автомобиля.
▪️MOC-128195 — Torsen differential mounted on a double wishbone suspension (2022) — набор с дифференциалом Торсена, установленным на подвеску с двойными поперечными рычагами.

🖥 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

#техника #конструктор #ARM #программирование #механика #разработка #микроконтроллеры

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

💦 Задача: «Вихревая струя космического садовника» 💦

Космический садовник для полива своей оранжереи использует цилиндрический бак высотой H = 20 м, заполненный водой. Чтобы создать искусственную гравитацию, бак вращается вокруг своей вертикальной оси с постоянной угловой скоростью ω = 2 рад/с.

В боковой стенке бака у его дна, на расстоянии R₀ = 1 м от оси вращения, проделано малое цилиндрическое отверстие, ось которого горизонтальна. Считайте, что уровень воды в баке поддерживается постоянным, и глубина воды над отверстием равна H (т.е. свободная поверхность находится на высоте H над отверстием). Течение — стационарное, жидкость — идеальная и несжимаемая. Давление на свободной поверхности атмосферное.

Вопрос: Найдите уравнение траектории (форму) струи, вытекающей из отверстия, в системе отсчета, связанной с вращающимся баком. Проигнорируйте сопротивление воздуха и считайте, что струя находится в вакууме.
#задачи #физика #разбор_задач #physics #механика #гидравлика #гидродинамика #science

⚠️ Указание: Вращающаяся система отсчета является неинерциальной. Для решения используйте интеграл Бернулли, записанный для неинерциальной системы отсчета, где к массовым силам добавляется центробежная сила. Учтите, что в системе бака течение стационарно, и частицы жидкости начинают движение из отверстия с начальной скоростью, направленной радиально.

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🛩 Аэродинамика крыла: почему самолёт падает, когда «задирает нос»?

Сегодня разберём одно из ключевых понятий в авиации — сваливание самолёта (или «штопор» в народе). Звучит пугающе, но на самом деле это чистая физика, которую пилоты хорошо знают и умеют предотвращать.

✈️ Сначала — магия подъёмной силы

Чтобы понять сваливание, нужно знать, как крыло создаёт подъёмную силу. Всё дело в форме крыла и угле атаки.

▪️ Форма крыла: Профиль крыла сделан так, что воздух сверху обтекает его быстрее, чем снизу. Согласно закону Бернулли, быстро движущийся воздух создаёт более низкое давление. Разница в давлении снизу и сверху и создаёт подъёмную силу.
▪️ Угол атаки: Это угол между хордой крыла (условной прямой от носка к задней кромке) и набегающим потоком воздуха. Чем больше угол атаки — тем больше подъёмная сила (но только до определённого предела!).

Представьте, что вы высовываете руку из окна движущейся машины: если вы слегка наклоните ладонь носом вверх, её будет поднимать. Чем сильнее наклоните — тем сильнее подъём. Это и есть увеличение угла атаки.

А что же такое сваливание? Вот мы и подошли к главному. Сваливание — это не отказ двигателей! Это аэродинамическая потеря подъёмной силы.

Что происходит при слишком большом угле атаки?

1. «Срыв потока»: Воздушный поток перестаёт плавно обтекать верхнюю поверхность крыла. Он становится турбулентным и отрывается от крыла.
2. Резкая потеря подъёмной силы: Начинается с задней кромки крыла и быстро движется вперёд. Крыло вместо того, чтобы «держать» в воздухе, превращается в кусок металла, создающий огромное сопротивление.
3. Падение: Самолёт перестаёт лететь и начинает «падать камнем», заваливаясь на нос или на крыло.

Ключевой момент: Сваливание может произойти на любой скорости и в любой конфигурации (с убранными или выпущенными шасси/закрылками). Главное — достигнуть критического угла атаки.

Как пилоты выводят самолёт из сваливания? Алгоритм прост и отработан до автоматизма:

1. «Нос — вниз!»: Первое и самое важное действие — уменьшить угол атаки. Пилот плавно отдаёт штурвал от себя, чтобы набегающий поток воздуха снова «прилип» к крылу.
2. Добавить тяги: Увеличить мощность двигателей для набора скорости.
Ни в коем случае нельзя тянуть штурвал на себя — это только усугубит сваливание!

Сваливание — это не мистика, а фундаментальный аэродинамический процесс. Современные самолёты оснащены системами предупреждения (трясётся штурвал, срабатывает сирена), которые предупреждают пилота задолго до критического момента. Именно поэтому полёты являются самым безопасным видом транспорта.

P.S. Интересный факт: птицы инстинктивно управляют углом атаки своих крыльев при посадке, чтобы не допустить сваливания! #авиация #аэродинамика #механика #физика #physics #science #наука

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🔥 Заводим мотор! Почему маленький ДВС для RC-машинки — это технологическое чудо?

Все мы видели мощные радиоуправляемые машинки с ДВС, которые ревут как настоящие звери. Казалось бы, возьми большой мотор, уменьши его — и готово. Но на деле создать такой «малютку» невероятно сложно. Вот почему ⬇️

▪️ Факт 1: В мире маленьких моторов трение — главный враг.

Представьте: при уменьшении размера мотора в 10 раз его объем (и мощность) уменьшаются в 1000 раз (!), а площадь поверхностей, создающих трение, — только в 100 раз. Это значит, что в относительном выражении трение в маленьком моторе в 10 раз значимее, чем в большом. Из-за этого крошечные двигатели без тщательной обработки могут просто не провернуться под нагрузкой.

▪️ Факт 2: Им не хватает инерции.

Массивный маховик большого мотора помогает поршню проходить «мертвые точки». В микро-ДВС маховик легкий, и ему не хватает инерции. Поэтому такие моторы невероятно сложно завести «с толкача» — нужна специальная система заводки (обычно роторная, с пружиной).

▪️ Факт 3: Скорость — их единственный путь к мощности.

Поскольку увеличить рабочий объем нельзя, инженеры выжимают мощность другим способом — оборотами. Типичный RC-ДВС легко раскручивается до 30 000–40 000 об/мин. Для сравнения, мотор спортивного автомобиля редко превышает 10 000 об/мин. Эта сумасшедшая скорость требует идеальной балансировки и создает чудовищные нагрузки на детали.

▪️ Факт 4: У них нет свечи зажигания (в привычном виде).

Во многих маленьких калильных двигателях нет электрической системы зажигания! Вместо нее в камере сгорания стоит калильная свеча — с платиновой нитью накаливания. Сначала ее разогревают от внешнего источника, а дальше она поддерживает температуру за счет циклов сгорания. Топливо воспламеняется от контакта с раскаленной свечой. Просто и гениально!

▪️ Факт 5: Термодинамика сходит с ума.

В маленьком объеме соотношение площади к объему растет. Камера сгорания быстро отдает тепло, что мешает эффективному сгоранию топлива. А из-за миниатюрных размеров сложно сделать эффективное охлаждение (обычно это просто алюминиевый радиатор, обдуваемый воздухом). Перегрев — постоянная головная боль.

🔥Вывод: Сделать маленький мощный ДВС — это не просто масштабировать чертеж. Это постоянная борьба с законами физики, которые не любят миниатюризацию. Каждый такой мотор — это шедевр инженерной мысли, где точность изготовления измеряется в микронах, а за мощность приходится платить умопомрачительными оборотами.

А вы знали о таких сложностях? #ДВС #радиоуправление #физика #механика #инженерия #RCмодели #технологии

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib