Оглавление
Многие ученики и думать боятся про углублённое изучение физики уже просто потому, что она представляет собой сочетание двух самых “страшных” областей: математики и естественных наук.
Но, как и в любом деле, здесь есть как лёгкие, так и более сложные для понимания аспекты, поэтому в данном случае сосредоточение внимания на светлой стороне предмета и его интересности помогает пережить даже самые “сложные” времена в ваших отношениях с физикой.
Именно поэтому сегодня мы решили поделиться с вами внушительным списком удивительных, крутых, забавных, точных и изящных фактов из мира физики. Именно такие аспекты этой серьёзной науки делают ее столь интригующей и привлекательной для многих!
А чтобы ещё больше влюбиться в физику, мы рекомендуем обратиться к грамотному частному репетитору, которого можно найти на Superprof.
Итак, надеемся, к концу этой статьи вы будете очарованы этой сложной, но увлекательной наукой! А узнать о физике ещё больше можно в этой статье.
Физика в вашем телефоне?
-
Знаете ли вы, что экран вашего смартфона — это воплощение работы такого раздела физика плазмы? Только представьте, мы можем управлять экраном нашего телефона благодарю электрическому заряду, который находится в нашем теле. (источник: Pexels)
В наши дни не нужно быть специалистом в области ракетостроения или иметь степень по астрофизике, чтобы управлять таким высокотехнологичным гаджетом, как cмартфон, даже несмотря на то, что в его концепции и, непосредственно, работе задействовано значительное количество физических процессов.
Вы когда-нибудь задумывались о том, как простое прикосновение к экрану телефона может запустить целую цепочку задач и процессов?
Пожалуй, следует начать с небольшой предистории.
Только представьте, даже человеческий организм связан с электричеством: в нашем теле существуют как положительные и отрицательные заряды, которые посылают импульсы по нервной системе, регулируют сердцебиение и даже защищают отдельные клетки.
Действие этих положительно или отрицательно заряженных ионов особенно заметно зимой, когда мы прикасаемся к чему-то с противоположным электрическим зарядом.
Статическое электричество — это накопление электрического заряда, ожидающее высвобождения, в отличие от текущего электричества, которое “течёт” из настенных розеток в устройства, которым нужен данный заряд.
Например, трение при ходьбе по ковру в чулках или колготках, приводит к скоплению электронов, которые разряжаются, когда вы прикасаетесь к чему-то с противоположным зарядом, например к дверной ручке.
Электрическую активность нашего мозга можно измерить с помощью ЭЭГ — электроэнцефалографа, который, как ни странно, работает по тому же принципу, что и экраны наших смартфонов!
Результаты ЭЭГ и смартфона связаны с работой ионного тока. Электроны на кончиках ваших пальцев отталкивают электроны с таким же зарядом на экране вашего телефона, в результате чего электрическая цепь в этой точке размыкается, а запрограммированный датчик выполняет действие, закодированное в программном обеспечении телефона.
Вот почему вы не можете управлять своим обычным смартфоном ногтем или резинкой для карандаша: они, просто напросто, не имеют надлежащего электрического заряда!
Вы также не можете нажать на смартфон в перчатках, чтобы воспроизвести своё любимое видео. Единственное исключение — специальные перчатки, которые пропускают ионы даже через слой трикотажной ткани.
Ещё один занимательный физический факт, связанный с телефонами: они функционируют на основе специальной теории относительности Эйнштейна.
GPS-навигация зависит от тех самых факторов, из которых состоит элегантная формула нашего самого известного физика-теоретика: энергия, масса и скорость (время).
Незаметно для вас ваш телефон находится под постоянным контролем как минимум четырёх точно откалиброванных спутников, которые измеряют пройденное вами расстояние между точно синхронизированными сигнальными импульсами и определяют ваше местоположение на известных картах.
Вы всегда можете отключить сервисы определения местоположения вашего телефона, но ваши данные о местоположении продолжают работать независимо от этого.
Сбор этих данных — это одна из причин, почему Google уделяет такое большое внимание безопасности!
Чтобы разобраться в перечисленных нами физических терминах, вы можете обратиться к нашему глоссарию по физике.
Как связаны вода и физика?
-
Знаете ли вы, что нагретая жидкость, из-за наличия испарений, начинает превращаться в лед быстрее чем охлаждённая? Это связано с тем, что скорость потери тепла жидкости, у которой начальная температура была высокой, будет гораздо выше, чем у жидкости с более прохладной температурой. (источник: Unsplash) В этом разделе мы “погрузимся” прямо в эту поддерживающую жизнь субстанцию, чтобы обнаружить такие явления как поверхностное натяжение и преломление света.
Но сначала вопрос: кто из вас любит желе?
Ну кто из любителей желатиновых десертов не стучал ложкой по своему угощению, просто чтобы посмотреть, как оно извивается, но не разрушается и возвращается в своё спокойное состояние?
Это явление называется поверхностным натяжением: когда внешняя поверхность тела функционирует как эластичная мембрана.
Понятие поверхностного натяжения совершенно отличается от плавучести, что подразумевает, что объект, плавающий в веществе, обладает большей плавучестью, чем само вещество.
Древесина, например, гораздо менее плотная, чем вода, что позволяет ей оставаться на поверхности, а не тонуть. Однако если ветка дерева, плавающая в реке, впитает достаточно воды, она станет тяжелее и в конце концов утонет.
Вода обладает удивительным свойством: несмотря на то, что молекулы воды “сцеплены” между собой, каждая из них обладает поверхностным натяжением!
Вот почему, когда вы смотрите куда-то через стакан с водой, изображение искажается сильнее, чем если бы вы смотрели на что-либо через пустой стакан.
Это связано с тем, что вода замедляет свет: к тому времени, когда он достигает вашего глаза, вы уже не можете видеть всей картины, как она есть на самом деле.
Когда свет проходит через воду, его протоны движутся только со скоростью 3/4.
Это не значит, что концепты классической физика неверны: свет распространяется достаточно быстро... в вакууме.
Если бы вы наполнили Большой адронный коллайдер водой и пропустили сквозь него луч света, он бы двигался намного медленнее!
Теперь давайте поговорим о водоёме, у которого поверхностное натяжение не больше, чем у любого другого водного источника, но при этом он плотнее любого другого водоёма/озера на Земле.
Речь идёт о Мёртвом море. Содержание соли в нём таково, что, хотя вы не можете видеть непосредственно плавающие в воде кристаллы соли, они делают эту субстанцию настолько плотной, что человек просто физически не может утонуть!
Возникает вопрос: почему же при обычных обстоятельствах человек может утонуть, но затем его тело обязательно всплывёт на поверхность?
Причиной утопления является попадание воды в лёгкие, что делает тело тяжелее воды. Когда тело разлагается, оно наполняется газом, что делает его легче воды. Именно газ “выталкивает” тело на поверхность.
Согласны, картина довольно ужасная, но она как нельзя точно описывает это явление.
-
Интересный факт: согласно утверждениям геофизиков, наша планета давно бы остыла и превратилась безжизненный кусок камня, если бы не существование на ней воды. Высокая теплоёмкость и теплопроводность воды — это факторы, без которых климатические условия были бы некомфортными для жизни живых организмов. (источник: Unsplash)
Последний, самый известный пример того, как вода способствовала научным открытиям — это Архимед и его ванна.
Ему было поручено рассчитать, обманули ли коронные мастера короля, смешав серебро с золотом, которое король предоставил для изготовления своей новой короны, но ему не разрешили расплавить корону, чтобы проверить её содержимое опытным путём.
Размышляя над проблемой во время принятия ванны, он заметил, что уровень воды поднялся точно пропорционально объему его тела. Таким образом, он рассудил, что может погрузить корону в воду, чтобы измерить уровень перемещения воды и рассчитать плотность короны.
Как вы знаете, золото гораздо более плотный металл, чем серебро.
Он был так взволнован своим открытием, что совершенно забыл, что, собственно, принимал ванну и был абсолютно голым. Вдохновлённый, он бежал по улицам “в чём мать родила”, крича «Эврика!» — древнегреческий эквивалент «Я понял!»
Узнайте больше о принципе Архимеда, а также о других ключевых понятиях физики в нашей статье!
Физика и человек
Как фанаты науки и просвещения, иногда мы жалеем о том, что не родились на столетия позже, чтобы иметь возможность пообщаться с Леонардо да Винчи, самым плодовитым эрудитом человечества.
С другой стороны, мы успели пожить во времена, когда Стивен Хокинг ещё был на земле и успел внести свой внушительный вклад в физику. Думаете, что однажды энтузиасты, влюблённые в физику, будут изучить Теорию всего и также сожалеть о том, что родились слишком поздно?
Теория всего открывает путь к двум захватывающим областям изучения физики: физике конденсированного состояния и аспектам космологии. Среди прочего также затронуты такие темы как чёрные дыры, тёмная материя и излучение Хокинга.
Знаете ли вы, что всю человечество можно сжать во что-то размером с обычный кусочек сахара?
Мы все состоим из атомов: протонов, электронов и нейтронов... и кучи пустого пространства между ними.
Если бы мы удалили это пространство из каждого человеческого тела, всё человечество было бы размером с кубик сахара, но оно было бы невероятно тяжёлым из-за высокой плотности!
Это означает, что теория исследования квантового царства в «Человеке-муравье и Осе» верна, а вот визуальные эффекты — нет: сморщенные автомобили, здания и люди были бы слишком тяжелыми, чтобы их можно было поднять одной рукой.
-
Только представьте, если бы мы могли сконденсироваться до элементарных частиц, то всё человечество могло бы стать размером с один очень тяжелый кусочек сахара! (источник: Pexels)
Изучению космоса также сопутствуют определённые проблемы: то, что мы можем видеть своими глазами или с помощью специального оборудования, составляет всего около 5% всей Вселенной.
Дело не в том, что нам нужны лучшие телескопы или оборудование. Просто большая часть того, из чего состоит Вселенная, — это пространство... заполненное тёмной энергией и тёмной материей.
Возможно, именно эта тёмная энергия заставляет виртуальные частицы появляться и исчезать.
В следующий раз, когда вы нальете себе стакан колы или другого газированного напитка, подумайте о жизненном цикле одного пузырька: он образуется, казалось бы, из ничего, поднимается наверх и лопается, высвобождая свой крошечный газообразный груз.
То же самое происходит и в космосе — явление, известное как квантовая пена. Его обвиняют в постоянном нарушении законов физики... но никто не знает, как это работает и почему не влияет на другие аспекты космологических событий или баланса.
А еще есть чёрные дыры.
Общая теория относительности предсказывает, что достаточно компактная масса, возможно, та, у которой всё пространство “высосано” из атомов, как описано выше, может деформировать пространство-время и вызвать такое гравитационное притяжение, что ничто, даже свет, не сможет ускользнуть от неё.
Ныне покойный великий исследователь космических явлений Стивен Хокинг постулировал не только то, что чёрные дыры испускают излучение, но и то, что они сохраняют следовую память о каждом космическом событии, которое в них происходит.
Эта концепция более удачно выражена любимым многими героем сериала “Доктор Кто”, который может видеть всё, что когда-либо было, и всё, что когда-либо будет.
Вернёмся же к настоящем доктору наук: на последнем публичном выступлении мистера Хокинга обсуждались гравитационные волны, возникающие в результате столкновения двух нейтронных звезд, — настоящая отдушина для астрофизиков!
Вам не нужно быть Шелдоном, Леонардом или Раджем из “Теории Большого взрыва” или Стивеном Хокингом, чтобы по достоинству оценить теоретическую физику и возможности нашей Вселенной, или Говардом, чтобы полюбить науку, стоящую за статистической математикой, электричеством и магнетизмом.
Но что насчёт настоящих физиков и их открытий?
Человек — это чистое воплощение физики: полной электричества и магнетизма, с примесью принципа неопределенности. И если сама эта мысль вдохновляет и увлекает вас, то вам нужно только определиться с областью изучения в Высшем учебном заведении:
- Физика твёрдого тела;
- Квантовая электродинамика;
- Математическая физика;
- Ядерная физика;
- Термодинамика;
- Прикладная физика;
- Физика элементарных частиц.
А ещё, давайте не будем забывать о растущей роли женщин в физике!
Дамы, в наше время у вас есть все возможности внести свой вклад в развитие науки. Остаётся лишь понять, что вам больше по душе: экспериментальная или квантовая физика? :)
Платформа, объединяющая частных преподавателей и учеников
Понравилась статья? Оцените!
Загрузка...