GetAClass - физика и здравый смысл

#интервью #орнамент Немного отвлечемся от физики. Сегодня хотим поделиться историей Ольги Денисовой, учителя математики из Москвы, чьи педагогические поиски неожиданно пересеклись с работами Андрея Щетникова об исламских геометрических орнаментах. Так возникла методика, в которой красивые узоры становятся не украшением урока, а инструментом понимания математики. Мы связались с Ольгой и поговорили о том, как превратить геометрические построения в исследование, как рождаются нестандартные уроки и почему учителю самому важно постоянно оставаться исследователем. Полное интервью доступно на нашем Дзене. [Поддержите нас]

#физика Представьте себе: вы стоите на берегу реки и смотрите на воду. Кажется, что завихрения течения хаотичны, непредсказуемы, в них нет никакого порядка. Но гении математики и физики — Андрей Колмогоров и Александр Обухов — в далёком 1941 году увидели в этом хаосе удивительную гармонию. Они построили первую статистическую модель турбулентности, которая до сих пор восхищает учёных своей красотой и точностью. Как им это удалось? Всё дело в удивительном явлении, которое называется колмогоровским каскадом. Представьте, что большой вихрь распадается на вихри поменьше, те — на ещё меньшие, и так до самых крошечных масштабов. Эти вихревые нити пронизывают всё вокруг — от атмосферы до чашки с кофе! Смотрите на нашей платформе Boosty новый ролик «Колмогоровский спектр». Это история о том, как математика приручила хаос. [Поддержите нас]

#физика Чистая вода замерзает при 0°C, а чистый этиленгликоль — при -13°C. Кажется правдоподобным, что их смесь замёрзнет при некоторой промежуточной температуре. Однако в соответствии с законами Рауля температура замерзания раствора должна быть меньше, чем у чистого растворителя. Добавим в этиленгликоль немного воды, и температура замерзания упадёт несколько ниже -13 градусов. Но если взять воду и этиленгликоль в отношении 1 к 2, эффект будет ошеломляющим — такая смесь способна оставаться жидкой до -67 градусов! Дело в том, что молекулы этиленгликоля внедряются между молекулами воды и мешают им строить правильную кристаллическую решетку. Точно так же молекулы воды мешают выстроиться молекулам этиленгликоля. В результате температура замерзания смеси оказывается ниже, чем для каждого компонента в отдельности. А при соотношении воды и этиленгликоля 1:2 получается наибольший молекулярный беспорядок и достигается минимальная температура замерзания раствора. Такая смесь называется эвтектикой, и при -67°C она переходит из жидкого состояния в твердое целиком, без разделения на фазы. Но если концентрация этиленгликоля в растворе ниже эвтектической, например 50%, процесс замерзания происходит иначе. При температуре замерзания -35°C из раствора начинают выпадать кристаллы чистого льда, концентрация этиленгликоля в жидкой фазе увеличивается, и температура её замерзания падает еще ниже. Раствор постепенно превращается в густую кашицу из жидкости и кристаллов льда. Эта каша в отличие от воды не расширяется при замерзании и не разрушает блок двигателя, но может загустеть настолько, что насос больше не сможет прокачивать её по трубам и радиатору системы охлаждения. Температура, при которой это происходит, называется температурой потери текучести. И здесь надо вспомнить, что при температуре замерзания -13°С вязкость чистого этиленгликоля в 21 раз больше вязкости воды при 0°С, а вязкость эвтектики больше вязкости воды почти в 9 раз. Зимой в России температура редко опускается ниже -40°C, поэтому на практике в качестве антифриза обычно используют более дешёвый 50% раствор этиленгликоля: его вязкость при -35°С всего в 5 раза превышает вязкость воды. Смотрите наш новый ролик «Как замерзает антифриз?», размышляйте вместе с нами и не забывайте ставить лайки! P.S. По этой ссылке можно посмотреть выпуск «Как замерзает антифриз?» на удобной для вас платформе. [Поддержите нас]

#закадром Валерий Вильгельмович Майер считал, что учебная физика должна строиться вокруг экспериментальных установок и устройств. Мы с ним полностью согласны: лучше всего изучать физику в опытах и экспериментах. Установки для их проведения могут быть простыми, сделанными из подручных средств – главное, чтобы с их помощью можно было увидеть то или иное физическое явление, а увидев, попытаться понять и объяснить. Собственно, в наших видео мы этим и занимаемся. Но важно, чтобы школьники не только смотрели наши ролики, но и проводили физические опыты самостоятельно  — так они смогут выйти за рамки учебника, попробовать себя в роли настоящего исследователя, развить навыки эксперимента и анализа. Чтобы ребятам было с чего начать, мы создали на нашей платформе раздел с идеями проектных работ. В нем собраны работы разного уровня сложности: от создания камеры-обскуры из обувной коробки до исследования фотоакустического эффекта с помощью установки из стеклянной банки, лампы накаливания и прерывателя света. Каждая работа содержит описание проекта, список необходимых материалов и рекомендации по проведению исследования. Сейчас на сайте 10 идей для проектных работ. Мы планируем постоянно пополнять раздел и будем рады узнать ваше мнение: - Какие проекты из раздела показались вам самыми интересными? - Проекты на какие темы вы бы хотели увидеть в будущем? Пишите ответы в комментариях. И не забудьте пройти по ссылке — возможно, какой-то из уже имеющихся проектов вы можете сделать уже сегодня. [Поддержите нас]

#physics #физика Мы собрали тележку с водяным реактивным двигателем: гидростатическое давление в его камере создаётся сосудом с водой, установленным сверху, струя бьёт из горизонтальной трубки, и тележка едет в противоположную сторону. Как всегда, реактивную силу можно рассчитать двумя разными, но эквивалентными способами: с одной стороны, это нескомпенсированная сила давления на площадку напротив трубки, из которой вылетает струя, так что реактивная сила равна произведению избыточного гидростатического давления на площадь сечения трубки. А с другой стороны, по второму закону Ньютона сила равна импульсу, который уносит струя в единицу времени, и этот способ расчёта даёт вдвое большую реактивную тягу! И вот вопрос: какой же из двух способов расчёта правильный? Ответ становится понятным, если использовать насадок, названный в честь французского военного инженера и учёного Жана-Шарля де Борда, который много занимался проблемами гидравлики. Чтобы превратить выходную трубку двигателя в насадок Борда, надо попросту вдвинуть её в камеру двигателя на расстояние в несколько диаметров. В этом случае разгон воды происходит только вблизи среза трубки, поэтому давление у стенок камеры можно считать всюду одинаковым и статическим, значит, правильным является расчёт через нескомпенсированную силу давления. А что же мы не учли в рассуждении через импульс вылетающей струи? Здесь надо разбираться, как происходит вытекание вода из трубки, и об этом вы узнаете из нашего англоязычного ролика Borda nozzle! Смотрите, экспериментируйте и размышляйте вместе с нами и не забывайте ставить лайки! P.S. По этой ссылке можно посмотреть русскоязычный выпуск «Насадок Борда» на удобной для вас платформе. [Поддержите нас]

#физика Вода замерзает при 0°С. Этиленгликоль — при –13°С. А вместе они держат до –75°С! Либо они просто очень дружные, либо дело в эвтектической смеси. Проверим? В новом ролике разбираем криоскопический эффект, загадки тосола и то, почему мороз иногда проигрывает. Поодиночке они зеледенеют даже в холодильнике, а вместе — готовы покорять Сибирь. Если ваша машина заводится зимой, скажите спасибо этому дуэту. Прямо сейчас смотрите на нашей платформе Boosty новый выпуск «Как замерзает антифриз?». [Поддержите нас]

#закадром Друзья, мы все время развиваем нашу видеоэнциклопедию «Физика в опытах и экспериментах». В ней уже собрано много видеоуроков, конспектов к ним и куча других полезных обучающих и методических материалов. И сейчас у нас появилась идея – добавить в видеоэнциклопедию раздел «Курсы». Идея такая: создать набор интерактивных курсов-тренажеров по физике с игровой механикой и ИИ-помощником. Каждый курс будет соответствовать одной теме школьной программы по физике. В идеале состав курса видится таким: - тестирование для определения начального уровня ученика; - цикл видеоуроков по теме; - задачи по теме; - опорные конспекты пройденных уроков; - ИИ-ассистент, который помогает ученику и проверяет его знания; - система игровых наград за пройденные уроки и курсы; - аналитика и статистика для родителей и учителей. Сейчас, на уровне идеи хотелось бы узнать ваше мнение: - На какие темы нужно сделать курсы в первую очередь? - В каком виде вам было бы удобно пользоваться курсами? - Как вам вообще идея курсов на нашей онлайн-платформе? Интересно мнение и родителей, и учителей. Заранее благодарим всех за комментарии! [Поддержите нас]

#физика #олимпиадаНГУ Сегодня мы разберём ещё одну задачу-демонстрацию замечательной олимпиады «Твой путь в настоящую науку», которую проводит физический факультет Новосибирского государственного университета. Эту задачу участники олимпиады решали в 2013 году. Три одинаковых маятника, грузами которых являются стальные шарики, подвешены так, что их нити вертикальны, а шары касаются друг друга. Отведём правый шарик вправо и отпустим, и после удара он останавливается, средний шар остаётся на месте, а левый отклоняется влево. При последующих ударах средний шар всегда остаётся на месте, а крайние поочерёдно отклоняются — это типичное поведение колыбели Ньютона. Изменим конструкцию и установим лёгкую пружину между левым и средним шарами, прикрепив её к среднему шарику. Отведём в сторону правый шар, и после удара система ведёт себя так же, как и без пружины — правый шарик останавливается, средний шар остаётся на месте, а левый шарик отклоняется влево. А теперь отведём в сторону левый шар, и поведение системы резко меняется: после удара левый шар отклоняется влево, а средний и правый шарики вместе уходят вправо. В задаче надо дать качественное объяснение наблюдаемому явлению, и здесь приходится рассмотреть все три случая соударения шаров. Из законов сохранения импульса и энергии следует, что при соударении двух одинаковых шаров налетающий шарик передаёт свою скорость неподвижному. А впервые это явление объяснил на основе принципа относительности Галилея замечательный голландский учёный Христиан Гюйгенс, и об этом мы рассказываем в ролике «Христиан Гюйгенс и теория удара». В обычной колыбели Ньютона шары передают свою скорость по цепочке, поэтому отклоняются только крайние шары. Но почему же добавление пружины меняет поведение системы? Мы выяснили, что при наличии пружины время соударения шаров в наших опытах увеличивается в 150 раз, а к чему это приводит, вы узнаете из нового ролика «Три шара и время удара». Смотрите, размышляйте вместе с нами и не забывайте ставить лайки! P.S. По этой ссылке можно посмотреть выпуск «Три шара и время удара» на удобной для вас платформе. [Поддержите нас]

#physics #физика Наш сегодняшний англоязычный ролик посвящён физике забавного устройства — вихревой копилки, которая состоит из двух соединённых вместе одинаковых воронок и своей формой напоминает песочные часы. Запустим в копилку монетку со специальной горки с жёлобом, и монетка вместо того, чтобы сразу упасть вниз, катится по стенке воронки, совершает больше десятка оборотов и при этом медленно спускается вниз и приятно жужжит. Но почему же монетка не падает и вращается так долго? И зачем нужна горка для её запуска? Чтобы выяснить это, мы заменили горку на длинную прозрачную пластиковую трубку и перешли к запуску стальных шаров. Если шар катится со слишком большой высоты, шарик разгоняется до большой скорости, делает половину оборота и вылетает из копилки, а при пуске с малой высоты шарик быстро спускается по воронке вниз и вращается только в её узкой части. Так что должна быть оптимальная скорость запуска, и для монет она достигается с помощью горки со специально подобранной высотой. В простейшей модели шарик можно считать материальной точкой, которая при отсутствии потерь энергии может вращаться по круговой орбите, не меняя своей высоты. На шарик действует сила реакции опоры, которая направлена перпендикулярно к наклонной поверхности воронки, так что вертикальная компонента силы реакции в точности компенсирует силу тяжести, а горизонтальная обеспечивать центростремительное ускорение. Отсюда получаем значение скорости вращения для данного радиуса и соответствующего угла наклона воронки. Этот угол зависит от радиуса воронки, и нам пришлось оцифровать её профиль. Оказалось, что воронка с увеличением высоты расширяется по экспоненте, как хороший акустический рупор! Для такого профиля скорость шарика на любой круговой орбите не зависит от радиуса, и для нашей вихревой копилки составляет 93 см/с. Мы сняли движение шарика сверху и трассировали его. А что при этом получилось, почему момент импульса шарика не сохраняется и как с помощью копилки можно моделировать движение планет вокруг Солнца, вы узнаете из нашего ролика Vortex piggy bank! Смотрите, размышляйте вместе с нами и не забывайте ставить лайки! P.S. По этой ссылке можно посмотреть русскоязычный выпуск «Вихревая копилка» на удобной для вас платформе. [Поддержите нас]

#закадром #трубицын На днях подумал, что поехал кукухой! Каждый раз, когда клал телефон на стол, через некоторое время находил его лежащим на полу. Стол самый обычный. На глаз и на ощупь - абсолютно ровный. Стал разбираться, оказалось, что дело не в кукухе, а в том, что почти из любой точки телефон очень медленно едет к краю стола. Невооруженным глазом этого движения не видно, но на time lapse, снятого с рук, видно хорошо. Скорость движения - порядка сантиметра за несколько минут. Понятно, что какой-то наклон стола есть (совсем небольшой - меньше одного градуса), понятно, что коэффициент трения между скатертью и защитным стеклом очень маленький. Но модель этого движения / этой силы трения - не очень понятна. Было бы обычное трение скольжения - ехал бы с ускорением, а он едет равномерно ))