👩‍💻Самая большая в мире вакуумная камера. В этой камере проводили эксперимент, который подтвердил теорию Галилея относительно ускорения свободного падения. Суть опыта: с одинаковой высоты в один момент времени отпустили шар для боулинга и несколько перьев. В замедленной съёмке показали, что оба объекта ускоряются одинаково и достигают плоскости Земли одновременно. Это произошло потому, что на них не действует сопротивление воздуха, так как объекты находились в вакууме.

Space Power Facility (сокр. SPF) — крупнейшая в мире термальная вакуумная камера, созданная НАСА в 1969 году. Расположена на станции Плам-Брук, неподалёку от Сандаски. Станция Плам-Брук, в свою очередь, является частью Исследовательского центра Гленна, расположенного в Кливленде. Изначально предназначалась для ядерно-электрических испытаний в условиях вакуума, однако испытания были отменены, а камера законсервирована. В дальнейшем камера использовалась для проведения испытаний двигательных установок космических аппаратов и их систем. Кроме того, в данной камере проводились испытания работоспособности защитных систем приземления в условиях, приближенных к марсианским, для марсоходов Mars Pathfinder и проектах серии Mars Exploration Rover.

Размеры SPF составляют более 30 метров в диаметре и 40 метров - в высоту. По своему устройству SPF представляет собой огромный алюминиевый контейнер, заключённый в бетонный купол. Алюминиевый контейнер состоит из плотных рядов пластин из алюминиевого сплава Type 5083, подогнанных друг к другу таким образом, чтобы не пропускать воздух. #физика #механика #опыты #physics #эксперименты #наука #science #видеоуроки #кинематика #моделирование

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🥺 Магнито-музыка в электронном устройстве 🧲

Визуализация окружающих звуков с помощью ферромагнитной жидкости и электромагнита. Есть предположение, что внешний звук поступает в устройство через микрофон, а затем преобразуется в электромагнитные импульсы, а переменное магнитное поле заставляет двигаться каплю ферромагнитное жидкости.

#физика #магнетизм #электродинамика #опыты #эксперименты #physics #видеоуроки #научные_фильмы #science

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🟢 Капля ртути, которая включала свет: забытая магия советских выключателей ⚡️

На видео ртутный выключатель (или ртутный геркон). Удивительное и немного алхимическое устройство, которое многие помнят из советских приборов. Как это работает? Внутри стеклянной колбочки находятся два контакта и капля ртути. Пока выключатель находится в одном положении, контакты разомкнуты. Но стоит его наклонить — капля ртути скатывается и замыкает их, замыкая цепь. Никаких щелчков, только плавное замыкание.

Концепция использования ртути для замыкания цепи известна давно, но массовое применение в таких миниатюрных стеклянных корпусах стало возможным с развитием технологии герконов (герметизированных контактов) в середине XX века. Сложно назвать одного изобретателя; это была скорее эволюция технологий, подхваченная инженерами по всему миру, включая СССР.

💭 Где они использовались? Эти выключатели были незаменимы там, где важна была плавность срабатывания и защита от искры (которая могла бы вызвать взрыв в загазованной среде).

1. Советские игрушки и электромеханика: Легендарный набор «Знаток», различные конструкторы.
2. Автомобили: В старых «Жигулях» и «Москвичах» ртутные выключатели использовались в датчиках уровня тормозной жидкости. Жидкость опускалась — датчик наклонялся — загоралась лампочка на панели.
3. Бытовая техника: В некоторых моделях стиральных машин (например, «Вятка-автомат») они служили датчиками уровня воды.
4. Системы сигнализации: Использовались как датчики наклона для защиты ценных предметов. Стоило сдвинуть предмет — цепь замыкалась, включалась тревога.
5. Термостаты в некоторых моделях обогревателей.

Физика в действии: почему именно ртуть?

▪️ Высокая электропроводность: Ртуть — это жидкий металл, поэтому она отлично проводит ток.
▪️ Подвижность: Благодаря жидкому состоянию, она мгновенно и плавно замыкает контакты без дребезга, который характерен для обычных металлических пластин.
▪️ Поверхностное натяжение: Капля ртути не растекается, а сохраняет форму шара, что позволяет ей точно скатываться по нужной траектории.
▪️ Высокая плотность: Ртуть тяжелая, поэтому она уверенно скатывается даже при небольшом наклоне.

Почему от них отказались? Главная причина — токсичность ртути. Разбитая колбочка с парами ртути — это реальная опасность для здоровья. С развитием электроники им на смену пришли более безопасные и дешёвые твердотельные датчики: шариковые, MEMS-гироскопы и акселерометры в смартфонах, оптические датчики. #физика #магнетизм #электродинамика #опыты #эксперименты #physics #видеоуроки #электроника #science

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🔥Оказывается, если объект одинаковой температуры с окружающей средой (столом), его можно подсветить феном в тепловизоре. Разные материалы нагреются по разному и угол над стороной нагрева тоже важен, поэтому даже одинаковый материал за счет геометрии (углов) начнет выделяться.

Почему это работает:
➖ Разные материалы имеют разную теплоёмкость и теплопроводность. От одного и того же теплового импульса металл и пластик нагреются по-разному.
➖ В игру вступает геометрия. Даже у однородного объекта края и грани будут прогреваться иначе, чем плоские поверхности, из-за разного угла к потоку воздуха.

Итог: на монотонном тепловом фоне проступают четкие контуры и внутренняя структура предмета, которые были абсолютно невидимы до нагрева некоторое время назад. Тепловизор показывает только температуру, на его самое важное свойство — отследить изменения по отношению к другим предметам.

Факты из физики:

1. Материал. Металлические пассатижи и пластиковый стол или ручки получат одинаковую "дозу" тепла. Но металл (высокая теплопроводность) быстро распределит его по себе и отдаст столу, а пластик (низкая теплопроводность) — останется горячим дольше и будет ярко светиться.

2. Геометрия. Острый угол или ребро предмета будут обдуваться интенсивнее и прогреваться сильнее, чем плоская поверхность, обращенная к фону. Из-за этого контур объекта "проявится" даже если он сделан из одного материала.

Этот принцип лежит в основе многих методов неразрушающего контроля, когда нужно найти дефект под поверхностью.

Автор видео: @Enigma1938

🔥 Тепловой взрыв при изохорическом нагревании газа 💨

🔥 Индукционный нагрев

🪙 Монета против силы тока⚡️

#видеоуроки #physics #физика #опыты #электродинамика #электричество #магнетизм #эксперименты #научные_фильмы

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

😖 Медная спираль (проволочная катушка) становится частью электрической цепи. По ней течет ток. Эта катушка находится в магнитном поле постоянного магнита. На заряженные частицы (ток), движущиеся в магнитном поле, действует сила (сила Лоренца), которая заставляет катушку вращаться.

Описание физических процессов:

1. Батарейка создает разность потенциалов (напряжение). Магнит, прикрепленный к отрицательному полюсу ("–"), служит токопроводящим основанием. Медная спираль является проводником. Ее верхний конец касается положительного полюса батарейки ("+"), а нижний, заостренный конец, — поверхности магнита. По цепи начинает течь электрический ток. Направление тока — от плюса к минусу, то есть сверху вниз по спирали.

2. Согласно закону Ампера, любой проводник с током создает вокруг себя собственное магнитное поле. В данном случае спираль ведет себя как одна виток катушки, и ее магнитное поле похоже на поле маленького плоского магнита.

3. У нас есть два магнитных поля: поле постоянного магнита и поле, создаваемое током в спирали. Эти два поля начинают взаимодействовать. С точки зрения физики, проще рассматривать это взаимодействие не как "столкновение" полей, а через действие силы Лоренца на движущиеся заряды.

4. Сила Лоренца — это сила, которая действует на заряженную частицу (в нашем случае — на электроны, но так как ток условно направлен противоположно движению электронов, мы рассматриваем условное положительное движение зарядов), движущуюся в магнитном поле. Формула силы: F = q * [v × B]

5. Рассматриваю одну из петель спирали, мы можем понять, что возникают вращающий момент. Этот момент и заставляет медную спираль вращаться вокруг своей оси. #задачи #физика #электродинамика #магнетизм #опыты #physics #эксперименты

⚡️Задачка для наших физиков

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚡️ Демонстрация опыта: Генератор Ван де Граафа. Резиновая лента движется, трётся о ролик и собирает на себе электроны. Внутри металлической сферы они «соскальзывают» с ленты благодаря специальной щётке и распределяются по внешней поверхности шара. Результат — потенциал в сотни тысяч вольт.

Малоизвестные факты, которые вас удивят:

▪️ 1. Не трение, а контактная разность потенциалов.
Главный «миф»: заряд создаётся трением. На самом деле, основную работу делает контактная разность потенциалов. Когда два разных материала (например, резина и пластик) соприкасаются, электроны перескакивают с одного на другой даже без трения! Трение просто усиливает площадь контакта.

▪️ 2. Заряд живёт только на поверхности.
Это следствие теоремы Ирншоу и поведения проводников. Электроны отталкиваются друг от друга и стремятся занять позиции как можно дальше. В итоге весь заряд концентрируется на внешней поверхности сферы. Если бы шар был полым, ничего бы не изменилось!

▪️ 3. Настоящая опасность — не напряжение, а ёмкость.
Генератор может создавать 500 000 вольт, но удар от него обычно безопасен. Почему? Потому что заряд (количество электронов) и электрическая ёмкость сферы очень малы [кто сможет вывести формулу для ёмкости сферы?]. Это как сравнивать укол тонкой иглой и удар копья. Высокое напряжение есть, но запасённой энергии недостаточно для серьёзного вреда.

▪️ 4. Он может «стрелять» молниями, но не может питать лампочку.
Генератор — источник высокого напряжения, но мизерного тока. Он создаёт электростатические разряды, но не может поддерживать постоянный ток, необходимый для горения лампочки. Это источник потенциала, а не энергии в привычном нам смысле.

▪️5. Практическое применение: не только шоу.
Помимо учебных демонстраций, большие генераторы Ван де Граафа используются как ускорители частиц! Они разгоняют заряженные частицы (ионы) для ядерных исследований и даже для лечения некоторых форм рака (протонной терапии).

▪️6. Закон сохранения заряда в действии.
Генератор не создаёт заряд из ничего, он разделяет его. Электроны «снимаются» с одного ролика (который приобретает положительный заряд) и переносятся на сферу (отрицательный заряд). Вся система в целом остается электронейтральной, что является яркой демонстрацией фундаментального закона сохранения заряда.

▪️7. Почему именно сфера?
Форма верхнего электрода выбрана не просто так. Сфера обладает самой маленькой кривизной поверхности. Чем больше кривизна (остриё, угол), тем выше напряжённость электрического поля и интенсивнее утечка заряда в воздух (через коронный разряд). Сфера позволяет накопить максимальный заряд до пробоя.

▪️8. Напряжённость поля и «стекание» заряда.
Когда вы подносите руку к сфере, между вами возникает гигантская напряжённость электрического поля. Она достигает ~30 кВ/см в сухом воздухе — это предел пробоя! Электроны с ваших волос буквально «выталкиваются» этим полем, заставляя их отталкиваться друг от друга и подниматься. Ваши волосы — это мини-проводники, пытающиеся максимально удалиться друг от друга под действием кулоновских сил.

▪️9. Аналогия с водонапорной башней.
Представьте: напряжение — это высота воды в башне (напор), а заряд — это объем воды. Генератор Ван де Граафа — это башня с очень высоким напором, но с крошечным стаканчиком воды внутри. Он может создать мощную, но очень короткую струю (разряд). Розетка — это, наоборот, огромный резервуар с низким напором, но способный питать приборы долгое время.

▪️10. Связь с ускорителями частиц.
Как он разгоняет частицы? Внутри большой установки создаётся высокий положительный потенциал. Отрицательно заряженный ион (например, H⁻) инжектируется в ускорительную трубку и притягивается к положительной сфере. Набрав колоссальную скорость, он пролетает через сферу, где мощное электрическое поле срывает с него электроны, превращая в положительный протон (H⁺), который продолжает полёт к мишени. Это чистая энергия, преобразованная из электростатического потенциала. #задачи #физика #электродинамика #магнетизм #опыты #physics #эксперименты

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚡️ Высоковольтная дуга: физика и история явления 💥

Классический демонстрационный опыт в электротехнике: вторичную обмотку высоковольтного трансформатора (например, катушки Румкорфа или Теслы, или просто повышающий трансформатор) намеренно замыкают. В результате пробоя воздуха между проводниками возникает устойчивый электрический разряд — дуга. Рассмотрим физику процесса:

1. Электрическая дуга — это не просто искра или горячий воздух. Это низкотемпературная плазма (четвертое состояние вещества), с температурой 5000–15000 °C. Проводимость дугового столба близка к проводимости металлов.

2. Дуга горит не только за счет внешнего напряжения. Ключевую роль играет термоэлектронная эмиссия: катод разогревается до таких температур, что начинает «испускать» электроны, поддерживая разряд. Кроме того, происходит ударная ионизация: электроны, ускоряясь в поле, выбивают из атомов газа другие электроны, создавая новые ионы и электроны (лавинообразный процесс).

3. Дуга является мощным источником инфразвука. Быстрое тепловое расширение воздуха в канале разряда создает ударные волны, которые человеческое ухо воспринимает как характерный гул или треск.

4. Под действием магнитных полей и конвекционных потоков плазма в дуге закручивается, формируя устойчивые вихревые структуры, что можно наблюдать при высокоскоростной съемке.

Первым, кто не просто наблюдал, а провел систематические эксперименты с электрической дугой и описал ее как физическое явление, был русский ученый Василий Владимирович Петров.

▪️ В 1802 году, за 8 лет до опытов сэра Хэмфри Дэви, В. В. Петров, собрав крупнейшую для того времени гальваническую батарею (2100 медных и цинковых элементов), получил между угольными электродами «весьма яркую беловатую дугу или пламя».
▪️ В своем фундаментальном труде «Известие о гальвани-вольтовских опытах» он не только подробно описал дугу, но и предсказал ее практическое применение для плавки металлов, освещения и восстановления оксидов.
▪️ Несмотря на приоритет Петрова, в западной научной литературе открытие часто приписывается Дэви (1808-1810 гг.), чьи работы получили более широкую известность.

Таким образом, электрическая дуга — это не просто эффектный разряд, а сложное физическое явление на стыке физики плазмы, термодинамики и акустики, впервые изученное в начале XIX века. #задачи #физика #электродинамика #магнетизм #опыты #physics #эксперименты

⚡️Задачка для наших физиков. Три вопроса для тех, кто хочет проверить своё понимание электродинамики

😖 Медная спираль (проволочная катушка) становится частью электрической цепи.

Демонстрация опыта: Генератор Ван де Граафа.

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib