⚙️ Помните этот пост на канале? Наверняка, у многих возникли вопросы, которые они постеснялись задать в комментариях. Поэтому сегодня мы поговорим о том, почему такие конструкции НЕ работают в реальной жизни. Разумеется, база рассуждений будет физика. Причем нам нам поможет элементарная физика. В последнее время в сети снова всплыли видео с «революционными» вечными двигателями. Устройство обычно такое: тяжелый маховик, а к его валу подключены несколько пружин, которые, якобы, своим распрямлением постоянно раскручивают систему. Выглядит захватывающе, но это обман. Давайте разберемся, почему это не работает. А пока задам вам вопрос: с чего мы взяли, что энергия, запасенная в сжатой пружине, бесконечна?

Вся магия вечных двигателей рушится на фундаментальном уравнении вращательного движения: J · ε = M , где
J — момент инерции маховика (его «нежелание» раскручиваться или инертность. Это аналог массы во втором законе Ньютона, из которого и выводится закон выше).
ε (эпсилон) — угловое ускорение (оно должно быть отлично от нуля, если двигатель раскручивается или оно может быть равным 0, если система вышла на постоянную скорость вращения).
M — суммарный момент сил, приложенных к системе.

Вот в чём подвох: в такой системе пружины создают силы, направленные в разные стороны. Когда одна пружина пытается раскрутить маховик по часовой стрелке, другая в этот же момент пытается крутить его против. Просто сделайте рисунок с торца такого двигателя. Получится, что алгебраическая сумма моментов всех сил (n сил для n пружин) равна нулю. Подставляем это в наше уравнение: J · ε = 0. Момент инерции J — величина не нулевая (маховик-то есть). Единственный способ выполнить это равенство — сделать угловое ускорение ε равным нулю. Вывод: система не может раскрутиться сама по себе.

Но в чем же подвох на видео? Всё довольно банально:
1. Скрытый источник энергии. Часто в кадр не попадает электромоторчик, спрятанный внутри вала или основания, который и раскручивает маховик.
2. Однократный запуск. Устройство раскручивают вручную, снимают фазу «последнего затухающего колебания», а потом видео зацикливают, создавая иллюзию непрерывного движения.
3. Хитрые ракурсы. Камера не показывает полный цикл работы всех пружин, чтобы зритель не увидел момент, когда они мешают, а не помогают движению.

Как бы вы не хотели изобрести вечный двигатель, вам стоит помнить, что закон сохранения (изменения) энергии работает всегда. Если есть диссипативные силы, то полная энергия системы убывает. И вы не сможете сделать вечный двигатель без пополнения энергией извне (но тогда это уже не вечный двигатель). #задачи #опыты #электродинамика #физика #видеоуроки #fun #physics #science #наука #двигатели #вечныйдвигатель

🔔 Оксфордский электрический звонок: самый долгий научный эксперимент в мире, длящийся с 1840 года

⚡️ Вечный электромагнитный двигатель

😨 Запрещенный генератор свободной энергии с использованием метода якоря

⚡️ Генератор Постоянного Движения

🔧 Картонный вентилятор

🧲 Магнитный двигатель

💦 Фонтан Герона

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚡️ Опыт Ампера: Сила взаимодействия параллельных токов

В 1820 году Андре-Мари Ампер, вдохновлённый открытием Эрстеда (связь электричества и магнетизма), провёл серию фундаментальных экспериментов. В ходе них он установил количественные законы взаимодействия электрических токов.

Суть опыта: Два тонких параллельных проводника, по которым протекает электрический ток, способны механически взаимодействовать:
▪️ Токи, текущие в одном направлении, — притягиваются.
▪️Токи, текущие в противоположных направлениях, — отталкиваются.

Именно Ампер первым количественно исследовал и описал это явление, лежащее в основе определения единицы силы тока — Ампера в системе СИ. Малоизвестные факты:

1. Магнитное поле — относительный эффект. С точки зрения специальной теории относительности, сила притяжения между двумя параллельными токами одного направления может быть интерпретирована как следствие лоренцева сокращения длины. При движении положительных ионов в проводнике для движущихся электронов второго провода расстояние между ионами кажется меньшим, что приводит к возникновению эффективного избыточного положительного заряда и кулоновского притяжения.

2. Сила огромна в масштабах Вселенной. Закон Ампера является фундаментальным для астрофизики. Например, в солнечных вспышках и молниях токи достигают сотен тысяч ампер, и силы Ампера, стремясь их сжать (эффект «пинча»), играют ключевую роль в динамике плазмы.

3. Определение эталона. Один Ампер — это сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 метр друг от друга, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 метр силу взаимодействия, равную 2×10⁻⁷ ньютона.

⚡️ Задача для подписчиков: следует ли из данных опытов, что большие токи в дуговом разряде или молнии обладают самофокусировкой и уменьшают токовый канал? Если да, то как оценить предельную толщину канала молнии?

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

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🔥 Термическое расширение тел

При проектировании любых конструкций — от железнодорожных путей до микрочипов — инженеры обязаны учитывать фундаментальное физическое явление: термическое расширение. Почему металлический шарик при нагреве перестаёт проходить через кольцо? Нагреваясь, металлический шарик расширяется, и его объём увеличивается. Это происходит из-за изменения характера тепловых колебаний атомов в кристаллической решётке металла.

#️⃣ Что происходит с кристаллической решёткой?
1. В нормальном состоянии атомы в узлах решётки совершают хаотические колебания вокруг положения равновесия.
2. При нагреве кинетическая энергия атомов возрастает.
3. Амплитуда колебаний атомов значительно увеличивается.
4. Среднее расстояние между атомами растёт, что и приводит к увеличению размера всего макроскопического тела.

Проще говоря, «тепловое дрожание» атомов становится более интенсивным, и они вынуждены отодвигаться друг от друга, занимая больше пространства.

Существуют ли тела, которые сжимаются при нагреве?

Да, такое явление называется аномальное термическое расширение. Оно наблюдается у некоторых материалов в определённых температурных диапазонах.
Классический пример — вода. При нагреве от 0°C до 4°C её объём не увеличивается, а уменьшается. Плотность воды при 4°C максимальна.

Среди твёрдых тел аналогичным поведением обладают:

1. Кремний и германий при очень низких температурах.
2. Сплавы с «эффектом памяти» (например, нитинол).
3. Некоторые виды керамик и цирконий-вольфрамат.
4. Обычный лёд при температуре, близкой к точке плавления.

Малоизвестные факты:

1. Инвар — сплав железа (64%) и никеля (36%), обладающий практически нулевым коэффициентом теплового расширения. Он используется в прецизионных приборах, эталонных мерках длины и деталях космических аппаратов.

2. Относительность расширения. При одинаковом нагреве алюминиевый стержень расширится примерно в два раза сильнее, чем железный. Это критически важно при создании биметаллических элементов (например, в термостатах).

3. Расширение Вселенной. В некоторой аналогии, метрическое расширение Вселенной описывается уравнениями, имеющими сходство с формулами теплового расширения, хотя природа этого явления совершенно иная.

Термическое расширение — не просто лабораторный феномен, а мощная сила, которую необходимо учитывать. Оно наглядно демонстрирует прямую связь между макромиром, который мы видим, и микромиром атомных взаимодействий.
#термодинамика #мкт #химия #физика #наука #микромир #опыты #physics #эксперименты #science

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚙️ Когда пресс бессилен: охлаждение детали для ремонта в машиностроении ❄️

Вчера был пост про 🔥 Термическое расширение тел. Это же свойство используется на производстве. Представьте: у вас есть массивная стальная втулка и отверстие, в которое она должна быть установлена с огромным натягом. Зазор — микронный. Гидравлический пресс только пожимает плечами. Что делать? Греть отверстие? Классика. Но есть и более изящный, «холодный» метод. Решение — жидкий азот.

▪️ Принцип прост: При охлаждении до -196°C большинство металлов ощутимо сжимаются (коэффициент термического расширения работает в обе стороны).
▪️ Процесс: Деталь погружают в жидкий азот. Она «усыхает» на несколько сотых миллиметра — и этого достаточно.
▪️ Монтаж: Быстро, пока деталь холодная, её практически вручную устанавливают в отверстие.
▪️ Финал: Деталь прогревается до температуры окружающей среды и расширяется, создавая неразъемное, сверхпрочное соединение.

Основные плюсы такого метода: не повреждает покрытие, идеальная точность, иногда это единственно возможные способ. Некоторые механизмы могут быть собраны только с помощью экстремального холода.
#термодинамика #мкт #химия #физика #наука #микромир #опыты #physics #эксперименты #science #азот

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚙️О чистой гироскопической устойчивости: почему гироскоп может катиться по нитке 💤

В отличие от моноцикла, где устойчивость — это комбинация геометрии и гироскопии, система, где по тонкой опоре (например, нитке) катится маховик с массивным ободом, демонстрирует гироскопическую стабилизацию в чистом виде. Это наглядная иллюстрация фундаментальных законов механики.

▪️ 1. Доминирующий физический механизм: гироскопическая прецессия

Здесь исключен любой геометрический фактор стабилизации (кастер, смещение точки контакта). Единственная сила, противодействующая падению, — гироскопический момент.

Рассмотрим систему: Маховик (гироскоп) обладает большим моментом импульса L, направленным по его оси вращения. Сила тяжести стремится опрокинуть гироскоп, создавая вращательный момент M, направленный перпендикулярно оси вращения.

Согласно основному закону динамики вращательного движения для гироскопа: M = dL/dt
Это означает, что момент силы M вызывает не падение, а изменение вектора L — его прецессию. Гироскоп начинает поворачиваться вокруг вертикальной оси с угловой скоростью Ω (прецессии), описываемой уравнением: M = [Ω × L]

На практике: при малейшем наклоне гироскопа в сторону, гравитационный момент заставляет его не упасть, а плавно повернуться в направлении, которое заставляет его катиться вдоль нитки. Падение постоянно преобразуется в движение вперед.

▪️ 2. Ключевое условие устойчивости

Система будет устойчива только при выполнении условия: кинетическая энергия вращения маховика должна быть достаточно велика, чтобы создаваемый гироскопический момент превосходил опрокидывающий момент от силы тяжести при малых отклонениях. Скорость прецессии Ω должна быть согласована со скоростью поступательного движения, чтобы точка опоры постоянно оказывалась под центром масс системы.

▪️ 3. Малоизвестный факт: "Эффект увлечения" и трение

Чистота эксперимента нарушается трением в оси. Если ось гироскопа не идеально свободна в своей раме (например, есть трение в подшипниках), возникает вторичный эффект — нутационные колебания. Это небольшие высокочастотные "подрагивания" оси гироскопа, накладывающиеся на основную прецессию. При движении по нитке трение качения также вносит коррективы, слегка "подкручивая" гироскоп и влияя на траекторию его прецессии. В идеальном же случае (отсутствие диссипации) гироскоп мог бы катиться бесконечно.

📝 Историческая справка: Первые наглядные демонстрации гироскопической прецессии были связаны именно с такими "чистыми" экспериментами. Широкую известность получил "гироскоп Бойса" (Bohr's wheel или "космический волчок"), используемый для демонстрации в университетских курсах. Однако теоретический фундамент был заложен в 1852 году французским физиком Леоном Фуко, который и ввел сам термин «гироскоп» и впервые экспериментально продемонстрировал прецессию маховика для доказательства вращения Земли. Дальнейшее развитие теория получила в работах английского физика Уильяма Томсона (Лорда Кельвина) и российского ученого Алексея Крылова, чьи труды по теории гироскопов легли в основу современных систем навигации. Движение гироскопа по нитке — это элегантная демонстрация того, как гироскопическая прецессия в одиночку способна обеспечивать динамическое равновесие. Система устойчива ровно до тех пор, пока кинетическая энергия вращения маховика позволяет моменту импульса преобразовывать гравитационный опрокидывающий момент в управляемое движение по заданной траектории. #техника #конструктор #механика #динамика #опыты #изобретения гироскоп #прецессия #динамика

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚛️ Законы Вселенной:уравнения, которые изменили всё 💤

1. Уравнение Эйнштейна: Общая теория относительности : G_μν = 8πG/c⁴ * T_μν
Что оно значит: Материя и энергия говорят пространству-времени, как искривляться, а искривлённое пространство-время говорит материи, как двигаться.
Почему это красиво: Оно связывает геометрию Вселенной с её содержимым. Без него не работали бы GPS, и мы не знали бы о чёрных дырах. Это уравнение — квинтэссенция идеи «геометрия как физика».

2. Стандартная модель (Лагранжиан)
Что он значит: Это полная теория трёх из четырёх фундаментальных взаимодействий (электромагнитного, сильного и слабого) и всех известных элементарных частиц.
Почему это красиво: Это вершина человеческого понимания микромира. Оно с пугающей точностью предсказывает поведение квантовой вселенной. Его экспериментальное подтверждение на БАКе — триумф человеческого разума.

3. Второй закон Ньютона: F = ma
Что он значит: Сила, действующая на тело, равна произведению его массы на ускорение.
Почему это красиво: Гениальная простота. Это основа всей классической механики. От полёта ракет до качения мяча — всё описывается этим лаконичным уравнением. Оно научило нас предсказывать движение.

4. Уравнения Максвелла:
∇·E = ρ/ε₀, ∇×E = -∂B/∂t, ∇·B = 0, ∇×B = μ₀J + μ₀ε₀∂E/∂t
Что они значат: Эти четыре уравнения — полное описание всего электричества и магнетизма. Они объединили их в единое явление — электромагнетизм.
Почему это красиво: Из них, как следствие, вытекает существование электромагнитных волн (свет, радиоволны, рентген). Мы поняли, что свет — это и есть колебания электромагнитного поля. Фундамент современной цивилизации.

5. Уравнение Шрёдингера: iℏ ∂/∂t |Ψ> = Ĥ |Ψ>
Что оно значит: Оно описывает, как со временем изменяется квантовая состояние частицы (волновая функция Ψ).
Почему это красиво: Это сердце квантовой механики. Оно отбросило детерминизм Ньютона и ввело нас в мир вероятностей и фундаментальной неопределённости. Мир на самом маленьком уровне устроен именно так, как диктует это уравнение.

Эти уравнения — не просто символы на доске. Это архитектура нашей реальности. Они — доказательство того, что человеческий разум способен постигать самые сокровенные секреты Вселенной. ✨

А какое уравнение нравится больше всего вам? Какое самое сложное для вас? #science #physics #физика #опыты #наука #квантовая_физика #квантовая_механика #эксперименты

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

💥 Адиабатическое сжатие может привести к возгоранию керосина

Керосин (др.-греч. κηρός — «воск») — горючая смесь жидких углеводородов (от C₈ до C₁₅) с температурой кипения от +150 до +250 °C, прозрачная, бесцветная (или слегка желтоватая), слегка маслянистая на ощупь, получаемая путём прямой перегонки или ректификации нефти. Керосин применяют как реактивное топливо в самолётах и ракетах (авиационный керосин), горючее при обжиге стеклянных и фарфоровых изделий, для бытовых нагревательных и осветительных приборов (керосин осветительный), в аппаратах для резки металлов, как растворитель (например, для нанесения пестицидов), в качестве рабочей жидкости в электроэрозионных станках, сырья для нефтеперерабатывающей промышленности. Керосин может использоваться как заменитель зимнего и арктического дизтоплива для дизельных двигателей, однако необходимо добавить противоизносные и цетаноповышающие присадки; цетановое число керосина около 40, ГОСТ требует не менее 45. Для многотопливных двигателей (на основе дизельного двигателя) возможно кратковременное применение чистого керосина и даже бензина АИ-80. Зимой допускается добавление до 20 % керосина в летнее дизельное топливо для снижения температуры застывания, при этом не ухудшаются эксплуатационные характеристики. Также керосин — основное топливо для проведения фаер-шоу (огненных представлений), из-за хорошей впитываемости и относительно низкой температуры горения. Применяется также для промывки механизмов, для удаления ржавчины. #механика #физика #physics #термодинамика #мкт #опыты

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib