Что задавали по физике: Что задали по Физике? , Мем Теребонька (Диб Хлебушек)

Предскажи то – не знаю что. Нобелевскую премию по физике присудили за моделирование климата Земли

5 октября 2021

Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.

Автор фото, JONATHAN NACKSTRAND/AFP via Getty Images

Нобелевский комитет в Стокгольме назвал имена лауреатов премии по физике 2021 года. Ими стали три ученых – Сюкуро Манабэ, Клаус Хассельман и Джорджо Паризи – награда присуждена за прорывные открытия в понимании сложных физических систем и моделирование климата Земли.

В общей сложности они получат 10 млн шведских крон (около миллиона евро). Средства выделяются из фонда Альфреда Нобеля, который шведский промышленник и изобретатель динамита учредил за год до своей смерти, в 1896 году.

С 1901 года, когда была вручена первая Нобелевская премия по физике, ее лауреатами стали 218 человек, причем американский физик Джон Бардин удостаивался премии дважды – в 1956 и 1972 году.

Сюкуро Манабэ, японско-американский климатолог, стоявший у истоков компьютерного моделирования климатических изменений, и немецкий физик, специалист в области океанологии, метеорологии, климатологии и статистики Клаус Хассельман разделили половину Нобелевской премии 2021 года в области физики “за физическое моделирование климата Земли, количественную оценку изменчивости и надежное прогнозирование глобального потепления”.

В свою очередь, итальянский физик-теоретик Джорджо Паризи удостоился второй половины награды за “открытие взаимосвязи беспорядка и флуктуаций в физических системах в масштабах от атомного до планетарного”.

• Нобелевскую премию по физиологии и медицине вручили за исследование рецепторов температуры и осязания
• “Покрытые мраком тайны Вселенной”. За что дали Нобелевскую премию по физике?
• Нобелевская премия по физике за 2019 год присуждена за революционные открытия в астрономии

Специалисты признают, что предсказывать поведение сложных физических систем, таких как климат нашей планеты, в долгосрочной перспективе крайне непросто.

Тем не менее, компьютерные модели, способные предугадать последствия от сжигания ископаемых видов топлива, могут сыграть решающую роль в понимании климатических изменений.

Николай Воронин, корреспондент Би-би-си по научным вопросам

Новоиспеченные нобелевские лауреаты никогда не работали вместе. Более того, их исследования относятся к настолько далеким друг от друга областям физической науки, что журналисты, присутствовавшие на объявлении победителей, дважды задавали один и тот же вопрос: что же объединяет их работы?

Автор фото, Getty Images

Пропустить Подкаст и продолжить чтение.

Подкаст

Что это было?

Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.

эпизоды

Конец истории Подкаст

Ответ на него, как всегда, кроется в самой общей, официальной формулировке Нобелевского комитета. Премия этого года присуждена “за значительный вклад в наше понимание сложных физических систем”.

Сложными ученые называют такие системы, которые состоят из множества частей, взаимодействующих друг с другом как самостоятельные элементы, независимо от остальных составляющих. В результате такого одновременного, но разнонаправленного взаимодействия сложная система приобретает свою главную отличительную черту. У нее появляются принципиально новые свойства, которые отсутствуют на уровне отдельных элементов и не сводятся к характеристикам составляющих систему элементов.

В повседневном языке примерно так же ведут себя устойчивые словосочетания-фразеологизмы. Например, когда про кого-то говорят “белая ворона”, мы сразу понимаем, о чем речь – а вот объяснить это выражение иностранцу может быть очень непросто: и к вороне, и к белому цвету эта характеристика относится очень опосредованно.

Именно поэтому ученые бьются со сложными системами уже пару веков. Описать их языком математики невероятно трудно. Чтобы это сделать, нужно учесть все возможные варианты взаимодействия элементов друг с другом – а те иногда могут быть совершенно непредсказуемыми. Поскольку огромную роль в любой сложной системе играет Его Величество Случай.

Отсюда следует и еще одна ее важнейшая характеристика: при взаимодействии со сложной системой одни и те же действия могут давать абсолютно разный результат – в зависимости от того, в каком состоянии система находилась изначально, на момент контакта. А значит, чтобы предсказать, как она поведет себя в будущем, нужно учесть огромное количество вводных, которых мы еще не знаем – а иногда и не можем знать заранее.

Однако примерно 40 лет назад Джорджо Паризи доказал, что подобные – на первый взгляд совершенно случайные – факторы связаны между собой и также подчиняются определенным правилам. Фактически его работы позволяют свести все неизвестные переменные в общий Фактор Неопределенности, что существенно повышает точность расчетов – а значит, и предсказаний.

В том числе ученые получили возможность строить значительно более точные модели происходящих на нашей планете климатических изменений, начавшихся после того, как в результате человеческой деятельности глобальный механизм теплообмена на нашей планете вышел из равновесия – и теперь угрожает превратить большую часть суши в выжженную пустыню.

Сюкуро Манабе, который еще в 1960-е годы занимался физическим моделированием климата, смог наглядно продемонстрировать, как увеличение содержания в атмосфере двуокиси углерода может привести к росту температур у земной поверхности.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Джорджо Паризи принял премию из Рима, находясь в компании коллег

В 1970-е годы Клаус Хассельман создал первую компьютерную модель, связавшую погоду с климатом. Его исследования позволили ответить на вопрос, почему мы вполне можем полагаться на долгосрочные климатические модели, при том что погода часто бывает изменчива.

Что касается открытий, сделанных профессором Паризи, то, по словам представителей Нобелевского комитета, они позволили “понять и описать множество разных и не связанных между собой субстанций и явлений”, в том числе сложных систем микроскопического уровня. Эти открытия применимы как в физике, так и во многих других областях, от математики и биологии до нейрологии и машинного обучения (области искусственного интеллекта).

Церемония объявления нобелевских лауреатов в области физики, химии, медицины, экономики и защиты мира походит в Стокгольме с 4 по 11 октября без традиционных банкетов, а лауреаты получат медали и дипломы у себя дома.

Само торжество еще с прошлого года проводится преимущественно по видеосвязи из-за пандемии коронавируса, которая продолжается в Европе и во многих других частях мира.

Впрочем, норвежский Нобелевский комитет не исключает возможности того, что премия мира все же будет вручена победителям лично в Осло.

«Мир Дикого Запада» и «Разработчики» задавали серьезные вопросы. Ответ физика.

Самый амбициозный научно-фантастический сериал этого сезона решает ту же философскую загадку: является ли свобода воли иллюзией? Физик-теоретик Шон Кэрролл исследует природу нашей реальности.

После того, как мы приняли решение остаться дома, а не пойти, скажем, на званый обед, или признаться кому-то в любви, мы размышляем над тем, что мы представляем как столь же правдоподобные альтернативные исходы. Были бы мы счастливее, если бы решили пойти на вечеринку? Сожалели бы мы, что не поделились своими чувствами?

Но в каком смысле эти другие варианты будущего были доступны для нас? Был ли у нас когда-нибудь выбор? Или то, что мы воспринимали как решение, было на самом деле предопределенным, результатом скрытого сговора между нашей физической средой – вероятностью дождя, температурой в комнате – и жесткой связью нашего мозга?

Эти вопросы, являющиеся предметом многовековых научных дебатов о возможности свободы воли, лежат в основе двух громких телешоу этого сезона: «Мир Дикого Запада» (HBO) и «Разработчики» (FX на Hulu). По-разному в обеих сериях была использована идея детерминизма, согласно которой каждая наша мысль, моргание и произнесение были предопределены во время Большого взрыва и предсказаны неизменными законами физики.

На Devs ограниченная серия, созданная Алексом Гарландом, сценаристом и режиссером Ex Machina, шаманским основателем Кремниевой долины по имени Форест (Ник Офферман) сбрасывает бомбу правды. «Жизнь, которую мы ведем, со всем ее очевидным хаосом, на самом деле является жизнью на трамвайных линиях», – говорит он. К сожалению, для Forest эти трамвайные пути невидимы. Поэтому он изобретает удивительный обходной путь: необычайно мощный квантовый компьютер (художественно оформленный так, чтобы он выглядел как настоящие в Google и IBM), который может раскрыть прошлое и будущее каждой существующей частицы.

В третьем сезоне «Мира Дикого Запада», который завершился в воскресенье, также задействован суперкомпьютер-ясновидящий, который позволяет его создателю играть в Бога. Французский человек, страдающий манией величия (Венсан Кассель), построил систему, которая может предсказывать и управлять поведением почти каждого человека на Земле. Несмотря на иллюзию превосходства и чудовищной изобретательности, человеческие персонажи, оказывается, не более автономны, чем андроиды, которых они мучают.

Как и во всей хорошей научной фантастике, эти идеи вызывают тревогу только из-за правды. Но что на самом деле наука говорит нам о свободе воли? Я написал эти слова по собственному желанию? Вы читаете их по своему? Или наша жизнь, как говорит Форест, навязчиво – это просто что-то, что мы наблюдаем, как картинки на экране?

В поисках ответов на эти вопросы и на другие головокружительные провокации в каждом из шоу я позвонил физику-теоретику Шону Кэрроллу, профессору-исследователю Калифорнийского технологического института и автору нескольких популярных книг, в том числе Большая картинка и Что-то глубоко скрытое . Он согласился посмотреть оба сериала до того, как мы поговорим, перед финалом сезона «Мира Дикого Запада». Это отредактированные отрывки из нашего разговора.

Каково вам смотреть на такие вещи как человек, действительно разбирающийся в науке?

Это горько-сладкий опыт. По традиции, когда физики смотрят научно-фантастические шоу, они закатывают глаза от неправдоподобия. Но я изо всех сил старался из этого вырасти. Вместо этого я пытаюсь понять, как рассказчики используют идеи физики, чтобы рассказать интересную историю. Я считаю эти шоу скорее вдохновляющими, чем образовательными. Если они заставят людей говорить о больших идеях и глубоко их обдумывать, то, думаю, это все к лучшему.

Были ли у вас предпочтения между двумя шоу?

Что касается «Мира Дикого Запада», «Мне очень понравился сезон 1. Потом я подумал, что все стало немного сложнее. В этом сезоне я как бы потерял чувство того, за кого я должен был болеть, так что это немного менее увлекательно.

Лучший телевизор 2021 года

Телевидение в этом году предложило изобретательность, юмор, вызов и надежду. Вот некоторые из основных моментов, выбранных критиками The Times:

• • ‘Внутри’: Специальный комедийный сериал Бо Бернхэма, написанный и снятый в одной комнате, транслируется на Netflix, обращает внимание на интернет-жизнь в разгар пандемии.
  • «Дикинсон»: В Apple TV + серия это история происхождения литературной супергероини это очень серьезно по отношению к своему предмету, но несерьезно по отношению к себе.
  • «Наследование»: В беспощадной драме HBO о семье медиа-миллиардеров быть богатым – совсем не то, что было раньше.
  • «Подземная железная дорога»: Захватывающая адаптация романа Колсона Уайтхеда Барри Дженкинса фантастичен, но абсолютно реален .

В случае с разработчиками я был очень впечатлен тем, как они делали что-то очень, очень необычное. Я думал, что это было очень хорошо сделанное шоу. Это было медленно и задумчиво, но это отличное изменение темпа по сравнению с тем, что мы обычно видим в боевиках.

Изображение

В третьем сезоне «Мира Дикого Запада» выясняется, что люди находятся под контролем почти всеведущей, микроуправляемой формы искусственного интеллекта. Кредит …HBO

Компьютер в Devs – это квантовый компьютер, а компьютер в Westworld описывается как продвинутый ИИ. Вы заметили в этом принципиальную принципиальную разницу?

Их изображают по-разному, но, честно говоря, это не имеет никакого значения. В том, что делал компьютер разработчиков, нет ничего особенно квантового – это просто круто звучит. Нет причин, по которым они не могли просто назвать его классическим компьютером. Точно так же аспект искусственного интеллекта компьютера в Мире Дикого Запада не является обязательным. Если вы пытаетесь предсказать будущее на основе настоящего, возможно, ИИ. полезно для этого, но, конечно, не обязательно. Вопрос только в том, какое модное слово вы хотите использовать. Я бы сказал, что компьютер в Westworld немного более реалистичен, чем компьютер в Devs. Далеко не практично, но немного более правдоподобно.

Общая нить между двумя шоу – это конфликт между свободой воли и детерминизмом. Вы можете объяснить, что такое детерминизм?

Детерминизм – это, по сути, идея о том, что если бы вы знали все, что происходило во Вселенной в один момент, то, в принципе, вы знали бы все, что должно было произойти в будущем, и все, что происходило в прошлом, с идеальной точностью. . Пьер-Симона Лаплас указал на это в 1800-х годах, используя мысленный эксперимент под названием Демон Лапласа .

Похоже на то, что пытается сделать компьютер в Devs. Может ли оно существовать?

Нет. И самая основная причина в том, что если вы хотите быть Демоном Лапласа, вам нужно знать положение и скорость каждой отдельной частицы во Вселенной или, по крайней мере, в пределах нескольких сотен световых лет. И ни у одного компьютера нет способа научиться этому, и они никогда не будут. Особенно, если это квантовый компьютер, потому что, наблюдая квантовые состояния частиц, вы меняете их.

Вы не могли, как говорится в шоу, экстраполировать одну частицу или группу частиц, чтобы вывести состояние всех остальных?

Ага, все это было полным вздором. В физике нет ничего подобного. Если я скажу вам: вот бильярдный шар, он просто попал в другой бильярдный шар. Скажи мне, где другой бильярдный шар, ты не сможешь этого сделать! Другой бильярдный шар может быть в разных местах. Если бы я сказал вам, где начинался бильярдный шар и где он сейчас, то, возможно, вы могли бы выяснить, что произошло между ними. Но это обман – вы не начнете с того, что перед вами.

Поговорим о свободе воли. У нас это есть?

Это сложно, и я прошу прощения за это, но в этом стоит разобраться. Самый первый вопрос, который мы должны задать: управляемы ли мы, люди, на 100 процентов законами физики? Или у нас, как у сознательных существ, есть некое пространство для маневра, которое позволяет нам действовать способами, выходящими за рамки законов физики? Практически все ученые скажут вам, что конечно это первое. Если вы выпрыгнете из окна, законы физики гласят, что вы упадете на землю. Вы можете использовать всю свою свободную волю, но это не помешает вам удариться о землю. Так почему вы думаете, что это работает иначе, когда вы решаете, какую рубашку надеть утром? Это те же законы физики. Просто в одном случае прогноз более грубый, а в другом – более подробный.

Есть еще одна идея, называемая либертарианской свободой воли, которая гласит, что люди сами по себе являются законом, а не законами физики. Это идея, которая категорически отвергается почти всеми учеными.

Изображение

Суперкомпьютер в Devs был искусно разработан, чтобы напоминать компьютеры крупных технологических компаний из реального мира.Кредит …Мия Мизуно / FX

Я решила взять трубку и позвонить тебе?

Короткий ответ: да. Длинный ответ: все зависит от того, что вы имеете в виду и делаете выбор. На одном уровне вы представляете собой совокупность атомов, подчиняющихся законам физики. Здесь нет никакого выбора. Но на другом уровне вы человек, который довольно очевидно делает выбор. Эти два уровня совместимы, но говорят на очень разных языках. Это компатибилистская позиция по отношению к свободе воли, которой придерживается здоровое большинство профессиональных философов.

Но разве это не риторическая ловкость рук? Если наш выбор полностью предопределен физическими процессами, находящимися вне нашего контроля и за пределами нашего сознания, действительно ли это выбор? Или это просто история, которую мы сами себе рассказываем?

Я думаю, это то же самое, что и стул, на котором ты сидишь. Это иллюзия, потому что на самом деле это просто набор атомов? Или это действительно стул? И то, и другое. Вы можете говорить об этом как о наборе атомов, но нет ничего плохого в том, чтобы говорить о нем как о стуле. Фактически, было бы глупо не говорить о нем как о стуле, настаивая на том, что единственный способ говорить о нем – это набор атомов. Такова природа. Его можно описать с помощью нескольких разных словарей с разными уровнями точности.

На том уровне точности, где мы говорим о людях, столах и стульях, вы просто не можете говорить так, не говоря о людях, которые делают выбор. Это просто невозможно сделать. Вы можете предположить: что, если бы у меня были бесконечные силы, и я знал, где находятся все атомы, и знал все законы физики. Отлично. Но это не так. Если вы основаны на реальности, вам нужно говорить о выборе.

В обоих шоу законы физики используются для переосмысления идеи морали. На Devs Форест утверждает, что детерминизм – это отпущение грехов. И в «Мире Дикого Запада» есть идея, что люди – всего лишь пассажиры; за рулем находятся неподконтрольные нам силы. Когда вы видите людей в новостях или даже когда думаете о людях в вашей собственной жизни, влияет ли ваша вера в детерминизм на то, как вы оцениваете их поведение?

Не на самом деле нет. Пока вы говорите о мире в масштабе человека. Идея о том, что мы всего лишь марионетки, явно ошибочна. Это смешение двух разных способов говорить о мире. Есть способ говорить о людях, которые проживают свою жизнь и делают выбор. Есть другой способ говорить о детерминированных законах физики и так далее. Это два разных способа – выберите один.

Теперь есть ситуации, когда мы можем узнать, что выбор, который, как мы думали, имели люди, более ограничен, чем мы думали, либо из-за их биологии, либо из-за проблем с психическим здоровьем, либо из-за того, что есть у вас. Обязательно примите это во внимание. Но это очень человеческие вещи. Если человек не мог поступить иначе, вы не возлагаете на него такую ​​же ответственность. Это не вопрос новейшей науки, это древний закон.

Еще одна нить в обоих этих шоу – идея смоделированного мира, неотличимого от нашего. В каком смысле симуляция будет реальной для человека, живущего в ней?

Что ж, они и не догадываются. Теперь мы могли бы жить в компьютерной симуляции. Если вы верите, как и я, что такие вещи, как наше восприятие, наши чувства, наши мысли, все возникают как возникающие явления в результате взаимодействия физических веществ – атомов, сил и т. процентная точность компьютерного моделирования. Это непрактично сейчас, а может быть, когда-либо. Но вы можете себе это представить. И нет никакой принципиальной причины, по которой можно было бы сказать, что виртуальные существа внутри вашей симуляции не чувствуют и не переживают мир так же, как мы.

Изображение

В «Мире Дикого Запада» зрителей дразнят, является ли персонаж Эда Харриса человеком или правдоподобной копией робота – и есть ли какая-то существенная разница.Кредит …Джон П. Джонсон / HBO

Если бы я загрузился в симуляцию, это был бы я?

Я думаю, что это очень быстро переходит в важные вопросы. Я бы сказал, что прежде чем вы будете беспокоиться о том, остаетесь ли вы тем же человеком в симуляции, вам следует подумать о том, остаетесь ли вы тем же человеком сейчас, что и минуту назад. Ясно, что вы во многом похожи; многие атомы внутри вашего тела такие же. Но не все из них – вы дышали, и, возможно, часть вашей кожи отслоилась и т. Д. Итак, между вами сейчас и вами есть отношения минуту назад, но это не совсем один и тот же человек.

То же самое верно, если вы пытаетесь представить, как загружаете себя в компьютер. Это не совсем вы, но это могло быть каким-то образом связано с вами. Нет двоичного выбора между мной или не мной. Скорее, мы должны спросить: как это связано со мной или похоже на меня? Он реагирует на мир так же, как и я?

Это как если бы вы поместили себя в копировальный аппарат, как в «Кальвине и Гоббсе». Кто из вас настоящий? Что ж, настоящего тебя не существует. Все не так. Идея о том, что есть этот материал сознания, который течет через вас и, следовательно, должен быть передан в компьютер, просто ошибочен.

Итак, если мы узнаем на Westworld, что Уильям действительно умер в какой-то момент в прошлом и теперь является андроидом с сознанием Уильяма, вы бы сказали, что это действительно он?

Я бы сказал, что это человек, который имеет отношения с предыдущим Уильямом, более или менее так же, как вы сейчас относитесь к вам пять минут назад.

А как насчет органической жизни против искусственной? В «Мире Дикого Запада» есть припев: если вы не видите разницы, имеет ли это значение? Как вы думаете, это имеет значение?

Что ж, хозяева в «Мире Дикого Запада» представляют собой роботов – очевидно, они не похожи на людей. Но вы можете представить себе мир, в котором есть искусственные организмы, которые являются похожи на человеческие и состоят из клеток, которые адаптируются и восстанавливаются, как и мы. В таком случае я не думаю, что существует жесткая и яркая грань между живым и неживым существом. Это континуум.

В Теория многих миров квантовой механики, которая утверждает, что существует не одна, а множество вселенных и что они постоянно разделяются на новые, играет большую роль для разработчиков. Вы сторонник теории и написал об этом книгу. Что заставляет Вселенную расколоться?

Каждый раз, когда небольшая квантовая система, такая как электрон, находится в суперпозиции и вступает в контакт с внешним миром, Вселенная разветвляется. Суперпозиция означает, что он может находиться в двух разных состояниях – например, вращаться по часовой стрелке и против часовой стрелки – одновременно.

Сколько вселенных было создано в ходе этого телефонного звонка?

Печальная новость заключается в том, что мы понятия не имеем, потому что наше понимание квантовой механики не совсем то, чем должно быть. Но это могло быть бесконечное число. Это звучит драматично, но это может быть плавный, непрерывный процесс, а не дискретный внезапный. Но могло и не быть! Мы просто не знаем. Мы знаем, что это происходит постоянно – не один раз в минуту, а много, много, много раз в секунду.

ПОМОГИТЕ , задали тест по физике, а я не шарю.

.. -reshimne.ru

Новые вопросы

Ответы

Похожие вопросы

Електроскопу надали заряд, що дорівнює +9,6 10-9Кл. Якій кількості електронів відповідає цей заряд, якщо заряд електрона за модулем (величиною) дорівнює 1,6∙10-19 Кл, а його маса 9,1∙10-31кг? Збільшилась чи зменшилась при цьому масса електроскопа.
…

Свободно падающее тело достигает поверхности земли со скоростью 40 м/с. С какой высоты оно упало?…

Определите коэфицент a для термопары никель-железо если по отнашению к свенцу для железа a=+15мкВ/К а для никеля a=-20,8 мкВ/К…

ФИЗИКА СРОЧНО!!!!!!!!!!.

..

Спортсмен массой m бежит с постоянной скоростью V по круговой дорожке. Каждый круг он пробегает за время T. Каков модуль вектора изменения импульса спортсмена за время T/2
а. 0
в. корень из 2 mv
б. mv
г. 2mv…

U=3B R=100 найти потенциял…

Математика

Литература

Алгебра

Русский язык

Геометрия

Английский язык

Химия

Физика

Биология

Другие предметы

История

Обществознание

Окружающий мир

География

Українська мова

Українська література

Қазақ тiлi

Беларуская мова

Информатика

Экономика

Музыка

Право

Французский язык

Немецкий язык

МХК

ОБЖ

Психология

«Кот Шрёдингера был кошкой».

Физик-теоретик ответил на самые глупые вопросы, которые мы смогли придумать

В издательстве «Альпина нон-фикшн» вышла книга «Физика повседневности». Мы поговорили с ее соавтором, Андреем Варламовым, в новом для нас формате: просто задали ученому глупые вопросы о физике. Диапазон широк: почему мыльные пузыри круглые, а пузырьки в шампанском не вечные, когда сделают телепорт, как может искривляться пространство-время и другие занимательные вопросы (про котика Шрёдингера мы тоже спросили).

Почему, даже если я просто сижу, я испытываю силу трения?

Если вы сидите совершенно вертикально, на вас действуют только две силы: тяжести и реакции опоры. Сила трения возникает только как реакция на ненулевую сумму этих двух сил. Пока эта сумма мала, ее может компенсировать сила трения покоя. Когда же она превышает некоторую предельную величину, вы начнете скользить (как со стула на наклонной плоскости).

Почему, если я прыгаю, а Земля крутится, я приземляюсь в то же место?

Вкратце — потому что и вы, и Земля вращаетесь вокруг ее центра с одинаковой угловой скоростью. Подпрыгивая, вы продолжаете свое вращательное движение.

Почему, когда ты в Австралии, тебе не кажется, что ты вверх ногами?

Человеку удобно стоять вертикально, опираясь ногами на поверхность Земли. При этом направленная в центр Земли сила тяжести полностью компенсируется силой реакции поверхности. Вектор силы тяжести направлен по вертикали в центр Земли как в Австралии, так и в России. Однако два вектора, даже находящиеся на одной линии, могут иметь противоположные направления.

Почему нельзя построить лестницу в космос?

Можно. Если запустить спутник на геостационарную орбиту с радиусом 35 786 километров и суметь протянуть к нему трос с Земли, то по нему можно подниматься как по лестнице.

Как можно быть одновременно и частицей, и волной?

А можно ли быть одновременно зеленым и сладким? Квантовый объект может проявлять свои корпускулярные свойства в одних измерениях и волновые — в других. Вопрос очень правильный — он возникает перед каждым, кто начинает изучать квантовую механику. Физика микромира контринтуитивна, она не имеет прямых ассоциаций с накопленным каждодневным опытом. Поэтому, побившись головой о стену введений в учебники по квантовой механике, стоит освоить ее элегантный математический аппарат, а затем с решением многих и многих задач придет и приятие, а может быть, и понимание устройства квантового мира.

Что было до Большого взрыва в двух словах?

Ничего не было. В нашем современном видении мира Большой взрыв — начальная точка мироздания. Построение любой науки должно начинаться с нескольких постулатов, или аксиом, которые, во всяком случае на данном этапе развития, сомнению не подвергаются.

Почему мыльные пузыри круглые, пирамиды — треугольные, а телевизоры квадратные?

Мыльные пузыри круглые потому, что они таким образом минимизируют потенциальную энергию своей свободной поверхности. Пирамиды не треугольные, а тетраэдрические, потому что их такими построили древние египтяне. Пирамиды ацтеков или майя имеют в основании квадрат. Экран телевизора квадратным я не видел. Насколько я знаю (свой последний телевизор я выбросил на свалку лет 15 назад), раньше стандарт был 4:3, сейчас — 16:9. При желании, натянув мыльную пленку на каркас, можно сделать и мыльный тетраэдр.

Почему так сложно сделать аккумулятор, который работает неделю?

Вопрос некорректный — все зависит от необходимой мощности и запаса энергии. Батареи на американском «Вояджере», который уже улетел за пределы Солнечной системы, продолжают снабжать системы корабля электроэнергией на протяжении 33 лет. Прогресс в области хранения энергии в химической форме и ее преобразования в электрическую огромен, хотя эта задача по-прежнему остается одной из актуальнейших.

Когда сделают телепорт? Какие последние достижения в этой области?

Думаю, что никогда.

Правда ли, что у кряканья утки нет эха?

Это просто утка.

Почему пузырьки в шампанском не вечные?

Пузырьки в шампанском — это растворенный углекислый газ, который выделялся внутри бутылки в процессе вторичной ферментации на протяжении долгого времени (много месяцев). Давление в бутылке шампанского достигает 6 атмосфер, а степень растворимости газа существенно превышает ту, которая имеет место при нормальном давлении. При открывании бутылки давление для шампанского резко понижается, избыточный газ, хорошо растворенный в жидкости, начинает выходить в виде пузырьков (это явление называется перлаж). Рано или поздно весь избыточный для данного атмосферного давления газ покидает жидкость, перлаж заканчивается — шампанское выдохлось.

Как может искривляться пространство-время, что это вообще такое?

Представьте себе толстый мягкий резиновый коврик с нанесенным на него узором в виде квадратной сетки. Наступите на него ногой, и вы увидите, как эта сетка искорежится. Примерно это же происходит с пространством-временем вокруг массивного тела. Только вместо квадратной сетки выступает четырехмерное пространство, одна из координат которого есть время, умноженное на скорость света.

Выжил ли котик Шрёдингера все-таки или нет?

Прежде всего, не котик, а кошка (в оригинальной статье Шрёдингера, опубликованной на немецком языке). Суть парадокса именно в этом и заключается, что узнать, жива она или мертва в любой заданный момент, нельзя.

Зависит ли то, как быстро нагревается телефон на солнце, от того, темная картинка на экране или светлая?

Трудно сказать: здесь имеется два эффекта, работающие в противоположных направлениях. Понятно, что темный экран поглощает солнечное излучение лучше, чем светлый. С другой стороны, излучение матрицы самого смартфона также его нагревает. Но больше всего смартфон нагревается из-за джоулевых потерь в его электрических цепях.

Как меньше промокаешь под дождем — если бежать или стоять (то же время)?

Следует двигаться с такой скоростью, чтобы капли дождя в системе отсчета, связанной с человеком, падали вдоль его тела.

Воронка воды, которая закручивается в разные стороны в разных полушариях, — это правда сила Кориолиса или миф и это связано с чем-то другим?

Миф. Читайте нашу книгу «Физика повседневности».

Как теоретические физики могут верить в Бога?

Я сам в Бога не верю, поэтому вопрос не совсем по адресу. Думаю, что веру в Бога следует здесь разделить на два аспекта. Первый — это проповедуемая религией система моральных ценностей (заповеди и так далее), которые физик, как и любой другой человек, принимает или нет. Второй — это предлагаемая религией версия мироустройства и истории мироздания: шесть дней на создание мира, геоцентризм, плоскость Земли и т. д. и т. п. О вере физика-теоретика в подобные утверждения речи идти не может — это убедительно доказал Джордано Бруно, взойдя на костер за свои, как показала дальнейшая история, правильные убеждения.

Что такое теория струн по-простому?

Теория струн в свое время наделала много шума своей оригинальностью. Ее основная идея заключается в том, что все элементарные объекты мироздания одномерны, то есть представляют собой своеобразные нити. Прошло полвека, и она по-прежнему остается гипотезой.

Есть ли самая маленькая элементарная частица?

Имеет смысл ответить на этот вопрос, говоря не о размере, а о массе частиц. Тогда это нейтрино.

Красочное объяснение физических явлений, которые лежат в основе нашей обычной жизни

Читать

вращение яйца – Новости – Санкт-Петербургская школа физико-математических и компьютерных наук – Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

На первых двух курсах у студентов бакалаврской программы по физике есть необычный предмет — «Реферативный семинар». В рамках этой дисциплины учащиеся разбирают научные статьи и главы из книг, готовят доклады. А еще проводят небольшие исследования и изучают явления, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, с точки зрения физики. Например, первокурсники Диана Мысляева и Александр Солдатенков исследовали динамику вращающего вареного яйца: почему иногда при раскручивании яйцо становится на тупой или острый конец и можно ли контролировать этот процесс?

Александр Солдатенков и Диана Мысляева, студенты 1-го курса бакалаврской программы «Физика»

Обычно когда надо определить, какое перед нами яйцо — сырое или вареное — мы пытаемся раскрутить его, положив набок на какую-нибудь поверхность. Для этого не нужно прилагать много усилий, потому увидев, что яйцо вращается, мы сразу же его останавливаем. Но задумывались ли вы, что при сильном вращении яйцо может подниматься из горизонтальной плоскости в вертикальную и стоять на одном из своих концов? Когда мы это увидели, решили узнать причины и необходимые условия для такого явления.

Эта задача показалась нам интересной, потому что при исследовании динамики движения часто возникают расхождения между гипотезой и реальностью — физика процесса в данном случае далеко не тривиальна. Также нам хотелось изучить повседневное явление с помощью полученных знаний, то есть попробовать применить их на практике.

В целом, физическая модель и математический аппарат, который мы использовали в этом исследовании, не вызвали больших проблем, поэтому нам оставалось аккуратно разобраться в каждом действии и досконально понять процесс. Сложность заключалась в том, что для нас это был первый опыт исследования: было непонятно, с чего начать, как развивать свою мысль, где можно чем-то пренебречь — и чем именно. В своей работе мы опирались на англоязычную статью «Spinning eggs — which end will rise?», что позволило дополнительно попрактиковаться в техническом английском.

Как и в любой другой задаче, мы начали с определения цели исследования: понять, в каком случае яйцо будет вращаться на тупом конце, а в каком на остром. Сконструировав физическую модель, приступили к работе. Нам пришлось работать в нескольких системах отсчёта: лабораторной и собственной. Вспомнили и геометрию тела, которая в целом не выходила за рамки школьной программы.

Здесь изображены две системы отсчета: OXYZ — лабораторная СО, oxyz — собственная, прецессирующая вокруг оси OZ с угловой скоростью Ω. Угол θ — изменяющийся со временем угол наклона оси симметрии oz от оси OZ, который является ключевым в нашей задаче. Точка P — точка касания яйца с поверхностью,h(θ)— высота положения центра масс. 

Мы начали с некоторых общих формул, таких как второй закон Ньютона, уравнение Эйлера, основное уравнение вращательного движения. Дальше учли особенности нашей задачи: небольшая сила трения, высокая угловая скорость и так далее. Это помогло упростить выражения и получить достаточно приятные для дальнейшей работы уравнения.

Довольно непросто было учесть, что плотность яйца неоднородная. Здесь хотим предложить вам, уважаемые читатели, самим подумать, что делать с неоднородностью яйца. А свой ответ мы дадим в конце*.

Дальше мы столкнулись с еще одной проблемой: чтобы вычислить положение центра масс и момент инерции, нужно было описать форму яйца. Мы использовали некоторые овальные кривые: овал Кассини, Декартов овал, лемниската Бернулли, кривая Вассенаара. В итоге получили несколько моделей задачи и дальнейшие вычисления проводили для каждой из них.

В ходе исследования нам удалось выяснить, что есть некоторый критический угол, который является характерной величиной, причём для разных кривых он разный: какие-то кривые неожиданно для нас лучше описывали поведение яйца, какие-то хуже. Например, одна из кривых, которая не совсем была похожа на форму яйца, лучше остальных описывала движение объекта. В результате мы получили, что небольшое отклонение угла в одну из сторон от критического значения заставляет яйцо вращаться на конце, соответствующему стороне отклонения.

Для Декартова овала мы получили такой график:

На нём можно наблюдать критический угол θ_с, который равен 106 ^o. Здесь VP — (нормированная) скорость точки касания P.

Когда яйцо лежит на поверхности в положении равновесия, его центр масс смещен к тупому концу,  поэтому при раскручивании из этого положения яйцо будет вращаться на толстом конце, что в принципе чаще наблюдается на практике. А если при раскручивании направить тонкий конец немного вниз (то есть отклонить ось яйца на угол, больший критического), яйцо «встанет» на него. Также для некоторых овальных кривых теория предсказывает наличие точки равновесия, отличной от концов яйца, но на практике это не наблюдается. Вероятно, это отклонение связано с модельными упрощениями, которые мы использовали при решении задачи. 

Несмотря на то, что на это небольшое исследование мы потратили много времени (около недели ежедневной работы с учетом обычного домашнего задания), задача показалась нам очень интересной, а процесс ее решения — увлекательным. Это был хороший опыт для нас, как для будущих исследователей. Мы поняли, что некоторые бытовые явления описываются весьма сложными физическими моделями. А часть уравнений, используемых при расчетах, и вовсе нельзя решить в общем случае. Казалось бы, что вращение яйца не является слишком сложным движением, но даже в нем мы использовали достаточно сильные пренебрежения. Еще нам очень понравилось выступать перед одногруппниками: они задавали неожиданные вопросы, мы дискутировали — словом, все как на настоящей научной конференции.

* Наш ответ на вопрос о неоднородности яйца: вместе с одногруппниками мы подумали, что проблему может решить «взбалтывание» яйца перед варкой. Чтобы добиться этого, можно аккуратно проколоть скорлупу шилом и размешать желток внутри. После этого яйцо следует аккуратно сварить.

Молодежная конференция по физике полупроводников и наноструктур выходит на международный уровень

На прошедшей неделе в Санкт-Петербурге состоялась 23-я Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и наноструктур, полупроводниковой опто- и наноэлектронике. В конференции приняли участие более ста студентов и аспирантов из Санкт-Петербурга, Москвы, Нижнего Новгорода, Новосибирска и других городов России, а также из Армении (г. Ереван).

Организаторами конференции выступили Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Алферовский университет, Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе, Санкт-Петербургский государственный университет и Российско-армянский университет. Конференция была проведена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках проекта «Реализация комплекса мер по повышению эффективности деятельности Российско-Армянского (Славянского) и Белорусско-Российского университетов», а также ООО “Тидекс”. Работой Организационного комитета руководил профессор Высшей инженерно-физической школы ИЭиТ СПбПУ Дмитрий Анатольевич Фирсов.

Открытие онлайн-конференции

Председатель Оргкомитета конференции доктор физ.-мат. наук профессор Высшей инженерно-физической школы ИЭиТ СПбПУ Дмитрий Анатольевич Фирсов

Председатель Программного комитета конференции академик РАН Роберт Арнольдович Сурис

На церемонии открытия председатель конференции академик РАН Роберт Арнольдович Сурис подчеркнул нетривиальность проведения масштабной конференции в дистанционном формате и отметил, что у такого формата имеются и определенные преимущества. Дистанционный формат увеличил число участников из сибирских городов и способствовал тому, что в конференции приняли участие молодые ученые из Армении. Важно также, что в онлайн-заседаниях конференции активно участвовали ведущие ученые из других городов России (Москва, Нижний Новгород). Серьёзная конкуренция на стадии отбора поступивших заявок на участие обеспечила высокие оценочные критерии. В итоговой программе конференции – 51 устный доклад и 54 стендовых. Все устные доклады прозвучали онлайн на пленарных заседаниях, а представление стендовых докладов включало три обязательных компонента: постер, заранее опубликованное двухминутное видео и онлайн обсуждение со всеми желающими.

Доктор физ.-мат. наук Антон Константинович Вершовский

Член-корреспондент РАН Михаил Михайлович Глазов

Высокий тон конференции задавали приглашенные докладчики – ведущие российские ученые. В день открытия конференции физик-экспериментатор Антон Константинович Вершовский  (ФТИ им. А. Ф. Иоффе) выступил с презентацией “Квантовые оптические сенсоры на тепловых атомах и атомоподобных структурах”. Он отметил, что с начала 21-го века наблюдается бурный всплеск в развитии квантовых сенсоров, особенно датчиков магнитного поля. Они широко применяются в биологии и медицине, в первую очередь в магнитной энцефалографии головного мозга и магнитной кардиографии. Сверхчувствительные датчики способны регистрировать магнитные поля, создаваемые электрическими токами в коре головного мозга, которые на 9–10 порядков слабее, чем магнитное поле Земли.

Второй приглашенный докладчик – физик-теоретик, член-корреспондент РАН Михаил Михайлович Глазов – посвятил свое выступление спиновым шумам в полупроводниках. Говоря об актуальности этих исследований, М.М. Глазов отметил, что родоначальникам метода поляризационной спектроскопии спиновых флуктуаций, Е.Б. Александрову и В.С. Запасскому, в этом году была присуждена Государственная премия РФ в области науки и технологий. В докладе обсуждались достижения в теоретических и экспериментальных исследованиях спиновых флуктуаций в объемных полупроводниках и полупроводниковых наноструктурах. Был наглядно описан способ детектирования спиновых флуктуаций по вращению плоскости поляризации луча, зондирующего исследуемый материал или структуру.  

Среди выступлений студентов и аспирантов отмечено немало ярких работ, выполненных на самом высоком и современном уровне. Были представлены доклады об оригинальных фундаментальных исследованиях по спинтронике, оптическим и фотоэлектрическим эффектам в полупроводниках и наноструктурах. В частности, интерес вызвали работы по экспериментальным и теоретическим исследованиям спинового транспорта, по генерации и детектированию спиновых токов, по эффекту увлечения фотонов потоком электронов. Многие работы имеют ярко выраженную прикладную направленность: речь идет о новых материалах, в том числе метаматериалах, о лазерах и светодиодах, источниках инфракрасного и терагерцового излучения, детекторах оптических сигналов и газочувствительных датчиках, одноэлектронных транзисторах.

Во время конференции среди молодых ученых проводился конкурс на лучший доклад с присуждением дипломов и премий. Среди награжденных – несколько студентов и аспирантов СПбПУ. Аспирант Сергей Граф удостоен диплома III степени за работу «Эффект увлечения фотонов потоком электронов в квантовых ямах GaAs/AlGaAs». Дипломантами конкурса стали также аспирант СПбПУ Роман Адамов и студенты-политехники Алексей Иванов и Екатерина Алимова. Среди теоретических работ, представленных на конференции, был отмечен доклад аспиранта Российско-армянского университета Тиграна Саргсяна «Линейные и нелинейные оптические свойства вертикально связанных цилиндрических квантовых точек с модифицированным потенциалом Пёшля-Теллера». По материалам конференции готовится к печати специальный выпуск журнала «Journal of Physics: Conference Series» издательства IOP Publishing.

Аспирант ВИФШ ИЭиТ Сергей Владимирович Граф

Студент ФизМех СПбПУ Алексей Александрович Иванов

Аспирант Российско-армянского университета Тигран Арамович Саргсян

Среди работ прикладного характера, имеющих инновационный потенциал, была отмечена работа Павла Тонкаева, посвященная метематериалам, которая рекомендована для участия в конкурсе с номинацией «За научные результаты, обладающие существенной новизной и перспективой их коммерциализации». Победители конкурса получат гранты Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (программа УМНИК).

Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и наноструктур, полупроводниковой опто- и наноэлектронике проводится в С.-Петербурге ежегодно уже более двух десятилетий. Приятно видеть, как на конференции кипит живой обмен опытом и информацией. Отрадно сознавать, что год за годом возникают, развиваются и крепнут научные связи и сотрудничество между молодыми учёными.

 

Подробная информация о конференции доступна на сайте

https://www.semicond.ru/index.php/conf2021

 

Материал подготовлен Оргкомитетом конференции

Поделиться записью

вопросов по физике | Научные вопросы с неожиданными ответами

вопросов по физике | Научные вопросы с неожиданными ответами

• Когда свет от звезды распространяется и ослабевает, образуются ли промежутки между фотонами?
• Может ли огонь иметь тень?
• Может ли воздух создавать тени?
• Можно ли создать золото из других элементов?
• Может ли свет огибать углы?
• Может ли импульс быть скрыт от человеческого глаза, как кинетическая энергия может быть скрыта в виде тепла?
• Может ли один кусочек света отражаться от другого?
• Могут ли радиоантенны излучать видимый свет?
• Могут ли звуковые волны генерировать тепло?
• Можно ли изменить период полураспада радиоактивного материала?
• Сможете ли вы двигаться достаточно быстро, чтобы набрать массу, достаточную для превращения в черную дыру?
• Можно ли создать ударную волну света, преодолев световой барьер, как сверхзвуковые самолеты преодолевают звуковой барьер?
• Можно ли сделать закат в чашке молока?
• Могут ли электронные устройства заряжаться без подключения к источнику электроэнергии?
• Смогут ли ученые идеально смоделировать на компьютере всю Вселенную, вплоть до последнего атома?
• Соприкасаются ли когда-нибудь атомы друг с другом?
• Содержит ли пламя плазму?
• Всегда ли в источнике электричества заканчиваются электроны?
• Имеет ли атом цвет?
• Движется ли вообще электрон в атоме?
• Означает ли отрицательная масса антиматерии, что она гравитационно отталкивается от звезд?
• Наверху здания время течет быстрее, чем внизу?
• Насколько серьезными будут травмы человека, если тросы лифта оборвутся на 100-м этаже, и лифт упадет на дно?
• Как чистый объект может быть прозрачным и видимым одновременно?
• Как материал при определенной температуре может иметь все молекулы с одинаковой энергией?
• Как может электрон прыгать между атомными уровнями, не проходя через все пространство между ними?
• Как может быть так трудно тащить резину по гладкому стеклу, если трение вызвано шероховатостью поверхности?
• Как может произойти радиоактивный распад, если его не спровоцировать?
• Как мы можем путешествовать в прошлое?
• Как Архимед использовал зеркала, чтобы сжечь корабли захватчиков?
• Как самолеты летают вверх ногами, если они летают из-за формы крыльев?
• Как работают машины свободной энергии?
• Как рычаги создают энергию, если закон сохранения энергии не позволяет создавать энергию?
• Как проекторы проецируют черный цвет?
• Как ученые охлаждают объекты до абсолютного нуля?
• Как работают тяговые лучи?
• Как сфокусировать обычный свет, чтобы превратить его в лазерный луч?
• Как создать луч света толщиной в один фотон?
• Как микроволновая печь нагревает пищу, даже если она не излучает теплового излучения?
• Как копейка, оставленная на пути, может пустить поезд под откос?
• Как фотон так быстро разгоняется до скорости света?
• Как квантовая теория позволяет камню внезапно превратиться в утку?
• Как замедление звука в воде затрудняет разговор с кем-то под водой?
• Какой высоты должно быть здание, чтобы монета, упавшая сверху, убила человека на земле?
• Как магнитное поле просто электрическое поле с применением теории относительности?
• Как долго можно пользоваться мобильным телефоном, прежде чем появится опухоль головного мозга?
• Если бы я вколотил и расплющил копейку, смог бы я покрыть ею всю землю?
• Если я нахожусь в лифте, который отрывается и падает вниз по шахте, могу ли я избежать травм, прыгнув в последнюю секунду?
• Можно ли создавать магнитные волны?
• Свет — это частица или волна?
• Является ли металл хорошим теплозащитным экраном?
• Причина того, что ничто не может двигаться быстрее света, в том, что мы недостаточно старались?
• Есть ли разница между антивеществом, темной материей, темной энергией и вырожденной материей?
• Свет не имеет массы, поэтому согласно Эйнштейну он также не имеет энергии, но как солнечный свет может нагревать землю без энергии?
• Поскольку гравитация безгранична, можем ли мы использовать ее как бесконечный источник энергии?
• Какие есть другие способы экономии энергии в автомобиле, помимо выключения кондиционера и опускания окон?
• Что доказал эксперимент с котом Шредингера?
• Какова форма электрона?
• Какова скорость темноты?
• Какова скорость электричества?
• Какова скорость гравитации?
• Какое возможно самое сильное магнитное поле? Есть ли предел?
• Что удерживает велосипед в равновесии?
• Что вызывает повышение температуры?
• Что заставляет радиоактивные атомы так быстро стареть и распадаться?
• Что делает световые волны в лазерном свете параллельными?
• Какой психологический эффект заставляет ноты на фортепиано, разнесенные на октаву, звучать одинаково?
• Что мешает листу бумаги согнуться более семи раз?
• Что произойдет, если вы разгоните свой автомобиль до скорости света и включите фары?
• Когда световой луч имеет только одну частоту?
• Когда я ударяю один конец длинного металлического стержня, другой конец мгновенно двигается. Могу ли я использовать это для отправки сообщений быстрее света?
• Когда я сижу у костра, как его горячий воздух согревает меня?
• Когда я выхожу из душа, почему плиточный пол намного холоднее, чем коврик для ванной?
• Почему все металлы магнитятся?
• Почему звуковые волны невидимы?
• Почему микроволны в микроволновой печи настроены на воду?
• Почему существует только шесть основных цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий и фиолетовый?
• Почему плоские линзы не могут фокусировать свет?
• Почему бриллианты вечные?
• Почему зеркала переворачиваются слева направо, а не вверх-вниз?
• Почему квантовые эффекты проявляются только в атомном масштабе?
• Почему радуга содержит чистый набор спектральных цветов?
• Почему радуга существует только в узкой полосе?
• Почему трение о воздух влияет на расход бензина автомобиля?
• Почему молния проталкивает электричество через воздух, а обычные батарейки – нет?
• Почему в моей комнате становится темно, когда я выключаю свет, даже если окно закрыто?
• Почему рубашка темнеет от воды?
• Почему свет не имеет импульса?
• Почему мой ноутбук не излучает радиацию?
• Почему атомы не коллапсируют, если они в основном состоят из пустого пространства?
• Почему электроны в атоме не входят в ядро?
• Почему я не чувствую, как мили воздуха надо мной придавливают меня?
• Почему ученые больше не используют фрактальные концепции, учитывая, что фракталы повсюду?
• Почему 12-вольтовая бытовая батарея безвредна, а удар от 12-вольтовой автомобильной батареи вас убьет?
• Почему гравитация не является реальной силой?
• Почему свет является чистой энергией?
• Почему физический масштаб инвариантен?
• Почему так много говорят о центробежной силе, если она не реальна?
• Почему самая низкая температура называется абсолютным нулем, если она относительно системы отсчета?
• Почему время застыло с точки зрения света?
• Зачем люди изобрели цвет?
• Почему электроны были выбраны отрицательно заряженными? Не лучше ли было бы назвать электроны положительно заряженными, потому что, когда они двигаются, они производят электричество?
• Почему грузовик с птицами, сидящими на полу, будет тяжелее, чем грузовик, внутри которого летают такие же птицы.

20 лучших вопросов и ответов для интервью по физике (обновление)

АвторMichael Cavoulacos

Часы

Последнее обновление 3 сентября 2022 г.

1)      Объясните, что такое квантовая физика?

Понимание поведения материи и энергии на молекулярном, ядерном, атомном и даже микроскопическом уровнях называют квантовой физикой

2)      Объясните, что такое квантовая запутанность?

Квантовая запутанность — один из центральных принципов квантовой физики, означающий, что несколько частиц связаны друг с другом таким образом, что измерение квантового состояния одной частицы определяет возможный квант других частиц

3)      Объясните, что такое касательное напряжение?

Касательное напряжение представляет собой отношение касательной силы F к площади грани BCGH, к которой она приложена. Отношение напряжения сдвига к деформации сдвига представляет собой модуль сдвига или коэффициент жесткости, n

Напряжение сдвига        =   const

Деформация сдвига

4)      Укажите, какова скорость света в космосе?

В космосе свет распространяется со скоростью 186 282 миль в секунду, а солнечный свет занимает около 8 минут 19сек, чтобы достичь поверхности земли.

5)      Какими свойствами обладает четвертая материя Плазма?

После твердого, жидкого и газообразного вещества существует еще одно вещество, известное как плазма. Свойства плазмы:

• Плазма не имеет ни определенной формы, ни определенного объема
• Плазма часто наблюдается в ионизированных газах, и нагревание вызывает ее и ионизирует газ
• Свободные электрические заряды, не связанные с атомами или ионами, могут сделать плазму электропроводной
• Некоторыми примерами плазмы являются молнии, звезды, внутренние флуоресцентные лампы и неоновые вывески

6)      Дайте определение теплопроводности?

Свойство материала, связанное с его способностью проводить тепло, называется теплопроводностью.

7)      Объясните, что такое параллакс и измерение расстояния?

Для измерения расстояния до ближайших звезд астрономы используют эффект, называемый параллаксом. Параллакс — это кажущееся смещение объекта из-за изменения точки зрения наблюдателя, например, когда мы смотрим на объект одним закрытым глазом, а затем делаем то же самое другим глазом, существует разница в положении объекта при этом. известен как параллакс.

Этот метод используется астрономами для измерения положения звезд. Как только положение звезды будет определено через шесть месяцев, они снова вычислят видимое изменение положения.

8)      Укажите, что является единицей измерения термостойкости?

Ом — единица измерения теплового сопротивления.

9)      Какой прибор используется для определения рассеяния света взвешенными в жидкости частицами?

Нефелометр – это прибор для измерения рассеяния света частицами, взвешенными в жидкости

10)   Объясните, что такое дина?

Дина — единица измерения силы, также называемая C-G-S (сантиметр — грамм — секунда). Это означает, что при приложении силы к массе 1 грамм она сообщает ускорение 1 сантиметр в секунду.

11)   Объясните, что такое корпускулярно-волновой дуализм?

Когда материя и свет проявляют свойства как волн, так и частиц, это называется дуальностью Волны-Частицы. Например, Свет может вести себя как волна, когда он светит через узкие щели, а при воздействии на какую-либо металлическую поверхность он будет распылять электроны, действуя как частица. Так при разных условиях он будет действовать.

12)   Объясните, что такое квантовое туннелирование?

Квантовое туннелирование — это процесс, при котором частица проходит через препятствие или барьер, чтобы достичь другого конца. Это называется туннелированием, когда частица «выкапывает» путь через потенциальный барьер.

13)   Объясните, что такое принцип неопределенности?

Принцип неопределенности гласит, что импульс и положение частицы нельзя точно измерить.

14)   Объясните, что такое темная материя?

Темная материя — это невидимая материя в космосе, которая может удерживать звезды в галактике. На них не действует электромагнитная сила, а значит, они поглощают, отражают или излучают свет, что делает их практически невидимыми.

15)   Объясните, что такое фотон согласно фотонной теории света?

Дискретный пучок электромагнитного света или энергии, который всегда остается в движении, называется фотоном.

16)   Назовите свойства Фотона?

• Он движется с постоянной скоростью
• Имеет нулевую массу и энергию покоя
• При воздействии (поглощении/излучении) радиации может быть разрушено или создано
• С электроном и другой частицей это покажет частицеподобное взаимодействие
• Несет энергию и импульс

 

17)   Объясните, что такое закон Паскаля?

Закон Паскаля гласит, что когда вы прикладываете силу к одной точке жидкости, она передает равную силу из одного места в другое в жидкости.

 

18)   Объясните, что такое нейтрино?

Нейтрино — это маленькая элементарная частица, не несущая электрического заряда, что означает, что на нее не действуют электромагнитные силы, движется почти со скоростью света и проходит через обычную материю, не взаимодействуя с ней.

19)   Назовите факторы, от которых зависит скорость звука?

Скорость звука зависит от скорости и плотности среды, в которой он распространяется. Он изменяется прямо пропорционально квадратному корню из эластичности и обратно пропорционально квадратному корню из плотности.

20)   Дайте определение термину «Конвекция»?

Конвекция — это процесс передачи тепла за счет движения нагретой жидкости, такой как вода или воздух. При этом нагретая жидкость расширяется, а гравитация подтягивает под себя более плотные массы, заставляя их двигаться. Хороший пример — проект ламп и печей.

Дополнительный вопрос

21)   Объясните термин угловое ускорение?

Угловое ускорение — скорость изменения угловой скорости или скорости тела, движущегося по круговой траектории.

Скачать PDF

25 лучших вопросов и ответов из интервью по физике 2022 г. – ProjectPractical

Физика – одна из самых популярных областей науки. Он имеет дело с материей и ее взаимодействием со вселенной. В этой статье будут рассмотрены некоторые вопросы, которые вы должны ожидать на собеседовании по физике, чтобы увеличить ваши шансы на получение работы.

1. Что такое физика?

Физика — это область науки, изучающая материю. Он углубляется в его фундаментальный состав и поведение в пространстве, времени и движении. Физика как научная дисциплина направлена ​​на понимание поведения Вселенной. Он изучает объекты, начиная от сверхминутных благодаря квантовой физике и заканчивая всей вселенной и тем, как она взаимодействует со своими составляющими.

2. Можете ли вы дать определение квантовой физике

Квантовая физика — один из самых популярных разделов физики, объясняющий, как устроено все во Вселенной. Он исследует природу фундаментальных составляющих материи и углубляется в то, как они взаимодействуют. Квантовая физика также объясняет рабочий механизм химии и биологии, а это означает, что она основана на квантовой технологии, квантовой информатике, квантовой химии и квантовой теории поля. Стоит отметить, что хотя квантовая физика является лишь одним из более чем десяти разделов физики, она хорошо изучена.

3. Можете ли вы рассказать нам о свойствах фотона

Самое простое объяснение фотона – это наименьший квант электромагнитного излучения. Следовательно, это фундаментальная частица света. Он обладает рядом свойств, о которых должен знать каждый физик. Первое и самое главное, фотоны движутся с постоянной скоростью. Они также не имеют массы и энергии покоя и часто разрушаются или создаются при воздействии радиации вследствие поглощения или излучения. В-третьих, эти частицы несут с собой энергию и импульс. Наконец, фотоны проявляют взаимодействия, подобные частицам, когда сталкиваются с электронами и другими частицами.

4. Что такое квантовая запутанность?

Квантовая запутанность — центральный принцип квантовой физики. Как следует из названия, это обычно происходит, когда данные частицы переплетаются или разделяют пространственную близость. Можно использовать квантовое состояние одной частицы, чтобы определить квантовые состояния других частиц в связи. Квантовая запутанность также может возникать, когда частицы взаимодействуют или генерируются. Следовательно, эти частицы остаются связанными таким образом, что действие, выполняемое с любой из них, оказывает результирующее воздействие на все остальные независимо от расстояния.

Почему мы должны вас нанять? 5 лучших ответов…

Пожалуйста, включите JavaScript

Почему мы должны вас нанять? 5 лучших ответов

5. Расскажите нам о свойствах плазмы

Плазма, также известная как четвертое состояние материи, представляет собой перегретое состояние материи, в котором электроны отделяются или отрываются от атомов и вместе образуют ионизированный газ. Типичными примерами являются запуски, молнии, флуоресцентные и неоновые составляющие света. Он считается четвертым состоянием вещества наряду с жидким, газообразным и твердым и имеет несколько свойств. Во-первых, он не имеет определенной формы или объема, учитывая, что он перегрет. Во-вторых, он обычно содержится в ионизированных газах и может быть электропроводным при воздействии свободных электрических зарядов, не связанных с атомами или ионами.

6. Определение теплопроводности

Теплопроводность состоит из двух слов: тепловая и проводимость. Термическое относится ко всему, что вызвано теплом или температурой. Он в основном используется для определения энергии, такой как тепловая энергия. С другой стороны, проводимость относится к скорости, с которой тепло проходит через данный материал. Таким образом, теплопроводность относится к способности материала проводить тепло. Материалы с низкой теплопроводностью испытывают меньшую теплопередачу, в то время как материалы с более высокой теплопроводностью передают тепло быстрее.

7. Что такое параллакс?

Параллакс — это обычный эффект, используемый астрономами при расчете расстояния до ближайших звезд. Это также распространенный эффект в физике, относящийся к кажущемуся смещению объекта из-за изменения точки зрения наблюдателя. Самый распространенный тест — это просмотр объекта одним закрытым глазом и просмотр того же объекта обоими открытыми глазами. Разница в положении объекта известна как параллакс. Измеряя положение звезд с помощью параллакса, наблюдатели или астрономы рассчитывают видимое изменение их положения через шесть месяцев, чтобы рассчитать видимое смещение положения. Это доказало свою эффективность снова и снова.

8. Дайте определение корпускулярно-волновому дуализму

Двойственность означает разные вещи в разных дисциплинах. В физике двойственность — это понятие, представляющее возникновение двух противоположных сил. Таким образом, дуальность волна-частица возникает, когда материя и свет проявляют свойства как волн, так и частиц. Хорошим примером является свет, действующий как волна, когда светит через узкие пространства или щели, распыляя электроны и действуя как частицы при воздействии на металлическую поверхность. Это самое простое объяснение и пример двойственности световых волн, который должен знать каждый.

9. Знаете ли вы, что такое темная материя?

Материя обычно определяется как все, что занимает пространство и имеет вес. Однако темная материя состоит из двух слов; темнота и материя. Следовательно, это относится к любой невидимой материи, такой как пространство, которое обеспечивает хорошее удержание звезд в галактике. В отличие от других типов материи, темная материя не оказывает на них никакого электромагнитного силового воздействия. Следовательно, они не могут поглощать, излучать или отражать свет, отсюда и термин «темные», поскольку они невидимы. Стоит также отметить, что ученые считают, что эта материя составляет более 85% материи Вселенной, просто она скрыта. Считается, что он состоит из субатомных частиц, которые еще не были обнаружены.

10. Что такое термостойкость?

Тепловое сопротивление, широко известное как тепловое сопротивление, является свойством тепла в физике. Он измеряет разницу температур, благодаря которой материал сопротивляется тепловому потоку, что делает его противоположным теплопроводности. Его также можно полностью определить как отношение. Если разница температур между разными сторонами материала к скорости теплового потока на единицу площади. Стандартной единицей измерения теплового сопротивления является кельвин на ватт или градус Цельсия на ватт.

11. Дайте определение нейтральной плавучести

Нейтральная плавучесть состоит из двух слов: нейтральная и плавучесть. В физике плавучесть относится к восходящей силе объекта, погруженного в жидкость. Обычно жидкость оказывает сопротивление весу частично или полностью погруженного объекта. Объект с большей плавучестью, чем его вес, обычно плавает в жидкости. Следовательно, тело с нейтральной плавучестью не испытывает восходящей силы, действующей на другие объекты со стороны жидкостей, в которые они были погружены, из-за их плотности. Их плавучесть обычно равна давлению, оказываемому на жидкость весом предмета.

12. Влияет ли ваш вес на то, насколько высоко вы можете прыгать?

Чтобы ответить на этот вопрос, мы сначала должны изучить, что способствует ускорению. Это результат деления силы на массу, а это означает, что при той же силе вы не можете ускорить себя так сильно, если у вас больше массы. Это все равно, что подпрыгнуть с тяжелым мешком с песком на спине. Следовательно, ваш вес будет влиять на то, как высоко вы сможете прыгнуть, при условии, что сила ног и техника прыжка останутся прежними. Более легкий человек, скорее всего, прыгнет выше, чем более тяжелый.

13. Можете ли вы назвать законы движения Ньютона

Существует три закона движения Ньютона. Первый, закон инерции, гласит, что тело в состоянии покоя или в состоянии движения остается в одном и том же состоянии, если на него не действует внешняя сила. Второй закон гласит, что скорость изменения количества движения тела равна результирующей силе, действующей на него в том же направлении, что и его движение. Наконец, на каждое действие есть равное и противоположное противодействие. Кроме того, стоит отметить, что эти три закона неприменимы к субатомным частицам.

14. Определение плотности

Плотность, как и масса, является физической характеристикой. Это мера массы на единицу объема данного материала. Таким образом, он измеряет количество вещества в определенном объеме вещества. Это означает, что объекты с более высокой плотностью имеют большую массу на единицу своего объема. Средний объем объекта — это его общая масса, определяемая общим объемом. Более плотные объекты обычно имеют меньший объем, чем менее плотные объекты с равными массами, например вода.

15. Определение термина «сплав»

«Сплав» — это общепринятый термин в физике. Это происходит, когда два или более объектов однородно составлены. Сплавы в основном состоят из металла и других материалов с металлическими свойствами. Полученный материал часто имеет неожиданные характеристики. Также стоит отметить, что сплавы имеют разные характеристики в зависимости от количества составляющих их компонентов. Бинарный сплав состоит только из двух компонентов, а тройной – из трех. Их также можно сгруппировать в зависимости от их соответствующих методов формирования. Сплавы замещения имеют атомы одинакового размера в обеих частях, которые часто меняются местами, в то время как сплавы внедрения имеют в своих компонентах частицы разного размера. Поэтому более мелкие частицы помещаются в промежутки между более крупными.

16. Назовите три частицы, из которых состоит атом

Атомы состоят из нейтронов, протонов и электронов, которые расположены в разных положениях атома. Протон и нейтрон обычно находятся в ядре или ядре атома, тогда как электроны движутся вокруг ядра на разных энергетических уровнях. Поэтому они находятся в электронном облаке. Протоны и нейтроны вместе известны как нуклоны, учитывая их расположение в атомном ядре. Кроме того, они состоят из более мелких субатомных частиц, известных как кварки.

17. Можете ли вы определить разницу между изолирующим и повышающим/понижающим трансформаторами?

Во многих случаях изолирующие и повышающие или понижающие трансформаторы физически похожи, что объясняет, почему многие люди их путают. Основное различие обычно заключается в том, как они используются. В изолирующих трансформаторах провода соединяются между каждым компонентом так, чтобы не было прямого контакта, чтобы обеспечить ток утечки и устранить ненужную емкость. Напротив, между различными обмотками существует емкость, вносящая высокочастотные шумы, передаваемые во вторичные цепи в обычных трансформаторах.

18. Комментарий о расположении атомов в твердых и жидких телах

Твердые тела и жидкости имеют разное расположение атомов. Это связано с тем, что атомы не могут перемещаться из одного места в другое в твердых телах из-за близости, если не применяется тепло или внешний двигатель. Они относительно свободнее в жидкостях. Стоит также отметить, что атомы любого данного твердого тела быстро колеблются, но молекулы часто фиксируются в определенном положении по сравнению с жидкостями. Частицы твердых тел также более плотно упакованы, чем в жидкостях, за исключением воды, которая имеет твердую форму (лед), которая менее плотна.

19. Дайте определение нейтрону

Нейтрон является одной из основных составляющих атома, наряду с электроном и протоном. Его часто считают субатомной частицей с приблизительной массой 1,675 × 10–27. Он не имеет электрического заряда, в отличие от своих собратьев. В свободном состоянии нейтрон нестабилен с периодом полураспада 886 секунд. Обычно он перестает существовать через некоторое время, если его оставить нетронутым или неизменным. При освобождении после распада или деления нейтрон может быть захвачен другим атомным ядром в процессе, известном как захват нейтрона без неожиданностей. Также стоит упомянуть, что у нейтрона есть два нижних кварка и один верхний кварк. При распаде он высвобождает протон, электрон и антинейтрино.

20. Будут ли авиаперелеты одинаковыми независимо от направления самолетов по отношению к вращению Земли?

Нет. Время, которое требуется планете, чтобы перелететь из одного места в другое, во многом зависит от вращения Земли. Как правило, самолет, летящий с востока на запад, занимает меньше времени, чем его собратья, независимо от часовых поясов. Это также объясняет, почему даже самолеты, летящие с севера на юг, должны сначала вычислить глубину отклонения вращения во время полета. Можно также использовать вращение Земли и его влияние на полет, чтобы объяснить, почему спутники кажутся неподвижными, в то время как в реальном смысле они движутся со скоростью вращения Земли.

21. Знаете ли вы, что обычно происходит, когда человек пересекает линию перемены дат?

При путешествии на запад день автоматически меняется на следующий день, учитывая, что районы к западу от нулевого меридиана всегда опережают время. Путешествуя на восток, он перемещается на день раньше по той же причине — районы к востоку от нулевого меридиана всегда отстают во времени. Несмотря на то, что это звучит немного запутанно, это простая концепция.

22. Что вы знаете о прочности на растяжение

Прочность на растяжение происходит от слова «напряжение». Следовательно, это способность данного материала сопротивляться разрушению из-за напряжения. Его также можно определить как заданную точку, в которой материал разрушается при приложении прочности на растяжение. Вместо расчета прочность на растяжение измеряется в ньютонах на квадратный метр, что также учитывает прочность и напряжение. Он также может быть измерен в Паскалях, сокращенно Па. Также стоит отметить, что некоторые материалы, такие как сталь, имеют чрезвычайно высокую прочность на растяжение, обычно измеряемую в миллионах Па.

23. Почему пилотам необходимо наклонять внешнее крыло самолета внутрь при повороте?

Балансировка самолета требует такта и углубленного понимания физики. При повороте самолета задействованы две поверхности управления: элероны, расположенные на краях крыльев, и рули направления, расположенные вертикально в задней части самолета. Когда элероны движутся в противоположном направлении, самолет наклоняется, поднимая крылья и вызывая разворот вместо ускорения вверх. Руль направления будет поворачивать самолет в разные стороны, влево и вправо, но не может самостоятельно менять свое направление. Поэтому внешнее кольцо рубанка должно наклоняться внутрь при повороте, чтобы зацепить эти две поверхности, поскольку поворот не может быть достигнут отдельно.

24. Узнайте, как преобразовать Паскаль в Торр

И Паскаль, и Торр используются для измерения давления. Однако торр измеряет давление на основе абсолютной шкалы и является частью Международной системы Unitel, широко известной как единицы СИ. С другой стороны, Паскаль меньше Торра, хотя он также измеряет давление. На Торр приходится 133,32 Паскаля, а это означает, что для преобразования данного значения Паскаля в Торр все, что вам нужно сделать, это разделить измерение Паскаля на 133,32. Чтобы перевести Торр в Паскаль, умножьте его на 133,32.

25. Можете ли вы дать определение ускорению свободного падения

Как следует из названия, ускорение свободного падения относится к ускорению данного тела, когда оно падает в вакууме или на земную поверхность в ее гравитационном поле. Проще говоря, ускорение свободного падения тела — это ускорение, вызванное силой земного притяжения, когда на него не действует внешняя сила, такая как сопротивление. Ускорение свободного падения Земли составляет 9,81 метра в секунду или 32,2 фута в секунду минус сопротивление воздуха.

Заключение

Эти 25 рекомендаций обобщают некоторые вопросы, которые вам, вероятно, будут задавать на собеседовании по физике. Убедите интервьюера, что вы хорошо разбираетесь в различных концепциях физики и превзойдете все ожидания, если вам представится такая возможность. Не забывайте работать над первым впечатлением, так как оно прямо диктует результаты собеседования.

Критические вопросы по физике — AP Central

Введение

Акцент на концептуальном понимании, методах решения задач и лабораторных работах в курсах AP Physics требует использования различных аудиовизуальных средств и демонстраций для ясного и глубокого понимания обсуждаемых тем. Постановка сложных вопросов по физике будет стимулировать навыки критического мышления у учащихся. Следующие действия помогут учащимся лучше понять концепции курсов и положительно повлияют на их результаты на экзамене. Эти вопросы сосредоточены на следующих темах критического мышления:

Часть 1

Единицы и размеры: 1-3
Расстояние и перемещение: 4-6
Кинематика и движение снаряда: 7-13
Круговое движение: 14
Вес и невесомость: 15-18
Угловой момент: 19
Электричество и магнетизм: 20- 21

Часть 2

Теплофизика: 22-24
Гидромеханика: 25-32
Волны и оптика: 33-35
Современная физика: 36

Вопросы критического мышления по физике: Часть 1

1. 1 доллар США = 100 центов
   = 10 центов x 10 центов
   = $(1/10) x $(1/10)
   = $(1/100)
   = 1 цент

   Ответ: Неверное использование единиц измерения. На втором этапе эффективная единица ¢ ² не совпадает с $ в левой части. Опять же, единица ² долларов на шаге 3 изменяется на доллары на четвертом шаге.
    

2. Эйфелева башня имеет массу 10 000 000 кг. Модель башни в масштабе 100:1, изготовленная из того же материала, будет иметь массу

   1. 100 000 кг
   2. 10 000 кг
   3. 1000 кг
   4. 100 кг
   5. 10 кг
   6. 1 кг

   Ответ: (E) 10 кг

   Некоторые учащиеся могут перейти к ответу 100 000 кг, думая, что модель будет весить 1/100 реальной башни. Однако, если высота модели составляет 1/100 высоты башни, все ее размеры равны 1/100. Следовательно, модель равна (1/100) x (1/100) x (1/100) = 1 миллионная часть объема фактической башни (независимо от того, какой формы башня). Так что если модель сделана из того же материала, что и башня, то ее масса будет равна 1 миллионной массы башни, т. е. 10 кг.
    

3. Трое мужчин — A, B и C — пересеклись в лесу холодной ночью. Они решили разжечь костер, чтобы отдохнуть, и отправились собирать дрова. A вернулся с 5 бревнами, B принес 3 бревна, а C вернулся ни с чем. С попросил дать ему отдохнуть у костра и пообещал заплатить им немного денег утром. Утром С заплатил им 8 долларов. Как А и В должны справедливо разделить деньги?

   1. А 7 долларов; Б $1
   2. 6 долларов США; Б $2
   3. 5 долларов США; В $3
   4. 4 доллара США; В $4
   5. Ни один из этих

   Ответ: (A) A $7; Б $1

   Все трое в равной степени получают пользу от огня из 8 поленьев. Каждый мужчина использовал 8/3 бревна за ночь. Таким образом,
   А дало 5 – 8/3 = 7/3 бревна древесины.
   B внес 3 – 8/3 = 1/3 бревна дерева.
   Следовательно, они должны разделить 8 долларов пропорционально 7/3:1/3 или 7:1.
    

4. Насекомое карабкается по вертикальной стене высотой 30 футов. Начиная снизу, днем ​​он поднимается на 3 фута, а ночью соскальзывает на 2 фута. Через сколько дней он достигнет вершины стены?

   1. 31 день
   2. 30 дней
   3. 29 дней
   4. 28 дней
   5. 27 дней
   6. Никогда

   Ответ: (D) 28 дней

   Некоторые учащиеся могут ответить 30 дней, утверждая, что насекомое прибавляет в высоту 1 фут в день. Но за 27 дней он поднимется на 27 футов, а на 28-й день преодолеет оставшиеся 3 фута, чтобы достичь вершины.
    

5. Человек где-то на земле проходит 10 миль. на юг, затем 10 миль. на восток, затем 10 миль. к северу. Он вернулся в исходную точку. В каком месте на земле он?

   Ответ: На Северном полюсе есть одно решение, а на Южном полюсе — бесконечное количество решений, как показано на диаграммах ниже.

6. Путешественник начал подниматься в гору в 6 часов утра и либо продолжал подниматься, либо отдыхал в каком-то месте (местах). Он достиг вершины в 18:00. Там он отдыхал следующие 12 часов. На следующий день в 6 часов утра он начал движение по тому же пути. Он либо двигался вниз, либо отдыхал в каком-то месте. Что касается поездок вверх и вниз, сколько раз он был в одном и том же месте в одно и то же время?

   1. Никогда
   2. Хотя бы один раз
   3. Один и только один раз
   4. Не более одного раза
   5. Только дважды
   6. Ни один из этих

   Ответ: (C) Один и только один раз

   Метод 1. Нарисуйте график зависимости x от t для туриста, где t варьируется от 6:00 до 18:00. на два дня. Графики для двух поездок будут пересекаться только для одного значения x.

   Метод 2. Представьте, что когда турист начинает подъем, есть «виртуальный турист», который начинает спуск в 6:00 утра. Легко видеть, что два «туриста» встретятся один и только один раз.
    

7. Мистер Физ возвращается домой со скоростью 2 мили в час со своей собакой Икс. Он выпускает Икса, когда они все еще в 3 милях от его дома. Икс радостно начинает бегать туда-сюда между домом и своим хозяином с постоянной скоростью 3 мили в час. Икс не тратит время зря, поворачиваясь. К тому времени, как мистер Физ доберется до дома, сколько миль пробежит Икс?

   1. 3,5 мили
   2. 4,0 мили
   3. 4,5 мили
   4. 3,333… миль
   5. 3,555…
   миль
   6. Ни один из этих

   Ответ: (C) 4,5 мили

   Некоторые учащиеся могут попытаться составить ряд суммирования расстояний, пройденных собакой за время поездок между домом и хозяином. Это становится очень сложным.

   Простое решение: мистеру Физу нужно полтора часа, чтобы добраться до дома. Следовательно, собака бегает уже полтора часа. Со скоростью 3 мили в час собака прошла расстояние (3 мили в час) x (1½ часа) = 4,5 мили.
    

8. Человек едет из города А в город Б со скоростью 40 миль в час и возвращается со скоростью 60 миль в час. Какова его средняя скорость в пути?

   1. 100 миль в час
   2. 50 миль в час
   3. 48 миль в час
   4. 10 миль в час
   5. Ни один из этих

   Ответ: (C) 48 миль в час

   Ответ не зависит от расстояния между городами A и B. Предположим, что расстояние равно x, а расстояние туда и обратно равно 2x. Время пути из А в В равно х/40 ч, а время обратного пути х/60 ч. Для скоростей 40 миль в час и 60 миль в час время в оба конца составляет 2x/40 ч и 2x/60 ч. Средняя скорость определяется как V _avg = общее расстояние ÷ общее время.

   Это становится упражнением в арифметике дробей. Ответ оказывается равным 48 милям в час, независимо от x. Студенты, скорее всего, перескочат к ответу 50 миль в час, так как это среднее значение заданных скоростей. Однако это не то, как определяется средняя скорость!
    

9. Два поезда движутся навстречу друг другу со скоростью 17 миль в час и 43 мили в час. На каком расстоянии они будут друг от друга за 1 минуту?

   1. 60 миль
   2. 30 миль
   3. 6 миль
   4. 3 мили
   5. 2 мили
   6. 1 миля

   Ответ: (F) 1 миля

   Нет необходимости выполнять утомительные вычисления, если мы поймем, что каждый поезд приближается к другому с относительной скоростью (17 миль в час + 43 мили в час) = 60 миль в час = 1 миля/мин. Следовательно, за 1 минуту до столкновения они находятся на расстоянии 1 км друг от друга.

10. Два шарика катятся по двум горизонтальным дорожкам. На одной дорожке есть провал, а на другой — бугор такой же формы. Какой мрамор победит?

    Ответ: На прямых участках пути два шарика имеют одинаковую скорость. Однако в каждой точке падения шарик имеет большую скорость, чем другой шарик в соответствующей точке горба. Таким образом побеждает шарик на дорожке с провалом. Этот аргумент предполагает, что шарики всегда остаются в контакте с дорожками.

11. Три снаряда выпущены из одной точки над ровной поверхностью со скоростями V _A , V _B и V _C . Все они достигают одинаковой максимальной высоты. Что из следующего верно относительно времени их полета?

    1. т _А = т _Б = т _С
    2. т _А > т _В > т _С
    3. т _А < т _В < т _С
    4. Ни один из этих

    Ответ: (A) t _A = t _B = t _C

    Три снаряда имеют одинаковую максимальную высоту, следовательно, они имеют равные начальные вертикальные компоненты для своих скоростей. Таким образом, все они занимают одинаковое время, чтобы достичь максимальной высоты и вернуться на землю. (Учащиеся могут подумать, что, поскольку снаряды проходят разное расстояние по траектории, у них разное время в пути.)
     

12. Три снаряда выпущены из одной точки над ровной поверхностью со скоростями V _A , V _B и V _C . Все они достигают одинаковой максимальной высоты. Что из следующего верно относительно их начальной скорости?

    1. В _А = В _В = В _С
    2. В _А > В _В > В _С
    3. В _А < В _В < В _С
    4. Ни один из этих

    Ответ: (C) V _A < V _B < V _C

    902:18 Три снаряда имеют одинаковую начальную скорость и одинаковое время полета. Однако для их горизонтальных диапазонов X _A < X _B < X _C . Горизонтальный диапазон обусловлен горизонтальными составляющими их скоростей в одно и то же время. Отсюда V _Ax < V _Bx < V _Cx . Отсюда следует, что V _A < V _B < V _C .
     

13. Мяч несколько раз брошен с одной и той же высоты с одной и той же скоростью V _o , но в разных направлениях A, B и C, как показано ниже. Он достигает земли со скоростями V _A , V _B и V _C соответственно. Что из следующего верно относительно этих скоростей?

    1. В _А = В _В = В _С
    2. В _А > В _В > В _С
    3. В _А < В _В < В _С
    4. Ни один из этих

    Ответ: (А) В _А = В _В = В _С

    В каждом случае мяч стартует с одинаковой скоростью и, следовательно, с одинаковой кинетической энергией. Когда мяч ударяется о землю, он теряет такое же количество гравитационной потенциальной энергии и, следовательно, получает такое же количество кинетической энергии. Таким образом, в каждом случае мяч падает на землю с одинаковой скоростью.
    Здесь учащиеся могут подумать, что направление начальной скорости может влиять на скорость удара о землю.
     

14. Барабан вращается с постоянной скоростью с вертикальной осью. Капля воды в точке Р на его поверхности отрывается и улетает. Глядя сверху, каков наиболее вероятный путь падения?

    Ответ: Капля воды P первоначально движется равномерно по окружности. Следовательно, в любой момент его скорость тангенциальна поверхности барабана. Когда он отделяется от барабана, больше нет центростремительной силы, заставляющей его двигаться по круговой траектории, поэтому он перемещается по касательной от поверхности.

    На трехмерном изображении капля будет падать на землю по параболической траектории.
     

15. Вес закрытой банки равен W, а мухи внутри нее летают. Каков будет вес банки, если мухи поселятся внутри банки?

    1. Равен W
    2. Менее Вт
    3. Менее Вт

    Ответ: (A) Равно W

    Когда мухи летят, они давят на воздух, который, в свою очередь, давит на банку. На самом деле банка поддерживает мух, даже когда они летают. Если бы банку поместили на чувствительные весы, показания колебались бы около W и усреднялись бы на W в течение длительного интервала времени.
     

16. Взвешивают закрытый сосуд с газом. Вносят ли молекулы газа вклад в измеряемый вес?

    1. Да, полностью
    2. Да, но частично
    3. №

    Ответ: (A) Да, полностью

    Может показаться, что это похоже на вопрос 15. Однако в данном случае мы рассматриваем вопрос о том, влияет ли вес самого газа на вес всей системы. Один из подходов к этой проблеме состоит в рассмотрении вертикальных скоростей молекул. Когда молекула движется вниз, ее скорость увеличивается из-за ускорения под действием силы тяжести. Когда молекула сталкивается с дном сосуда, она передает силу, превышающую ее вес; избыточная сила как раз компенсирует время, в течение которого молекула не контактировала с банкой.

    Опять же, в микроскопическом масштабе, если банку поставить на чувствительные весы, показания весов будут варьироваться в районе W, но в среднем будут составлять W в течение достаточно длительного интервала времени.
     

17. Как космонавты взвешиваются в состоянии невесомости?

    Ответ: Вес космонавтов на близкой орбите вокруг Земли составляет около 90 процентов от их веса на поверхности Земли. Однако они чувствуют себя невесомыми, потому что фактически находятся в свободном падении и, следовательно, не имеют нормальной силы от поверхности, действующей на них. Нормальная сила дает людям ощущение своего веса. Если человек встает на весы, чтобы определить свой вес, весы считывают нормальную силу, которую они прикладывают для поддержки этого человека. Следовательно, весы покажут нулевой вес для космонавта, если он «стоит» на таких весах в спутнике. Однако космонавты могут найти свою массу (инерцию), используя тот факт, что период колебаний системы пружина-масса зависит от присоединенной к ней массы, а не от силы тяжести. Устройство, разработанное НАСА по этому принципу, называется устройством для измерения массы тела (BMMD).
     

18. Человек, несущий чашку воды с плавающим льдом, входит в лифт. Если лифт ускорится вверх, лед будет

    1. Поплавок выше
    2. Раковина глубже
    3. Остаться на прежнем уровне

    Ответ: (C) Оставайтесь на том же уровне

    Система отсчета с ускорением вверх эквивалентна инерциальной системе отсчета с более высоким значением ускорения свободного падения, определяемым как g’ = g + a. Выталкивающая сила на льду обусловлена ​​давлением воды, которое пропорционально силе тяжести g’. Вес блока составляет мг’. Следовательно, и вес блока, и выталкивающая сила увеличиваются в один и тот же раз при ускорении лифта вверх (и уменьшаются в один и тот же раз при ускорении лифта вниз). Поэтому лед плавает на одном уровне, а уровень воды в чашке не меняется.
     

19. Почему у вертолета рядом с хвостом второй винт?

    Ответ: Так как основной (горизонтальный) винт вращается в одну сторону, то остальная часть вертолета стремится вращаться в противоположную сторону по закону сохранения углового момента. Вращение основного корпуса вертолета может быть предотвращено другим винтом рядом с хвостовой частью вертолета.
     

20. В комнате есть три переключателя A, B и C. Два из них — фиктивные выключатели, а третий — выключатель настольной лампы в другой комнате. Вы можете включать и выключать три переключателя по своему усмотрению. Затем вы входите в комнату с настольной лампой только один раз и можете сказать, какой из выключателей является правильным для лампы. Как вы можете это сделать?

    Ответ: Включите выключатель А. Оставьте на несколько минут. Выключите A и включите B. Подойдите к настольной лампе.

    Если лампа горит, это B.

    Если лампа выключена и колба теплая на ощупь, это А.

    Если лампа выключена и колба холодная на ощупь, это C.
     

21. Мальчик несет металлический стержень PQ горизонтально на пикапе, едущем по прямой горизонтальной дороге. В стержне индуцируется ЭДС из-за магнитного поля Земли, что делает конец P положительным (+), а конец Q отрицательным (-). Концы стержня теперь соединены проволокой. В каком направлении будет течь индуцированный ток в стержне, если он есть?

    1. от P до Q
    2. Q-P
    3. Через стержень не будет протекать ток.

    Ответ: (C) Через стержень не будет течь ток.

    Стержень и проволока образуют замкнутый контур. Магнитный поток через петлю не изменяется при прямолинейном движении грузовика. Следовательно, по закону Фарадея в петле нет ни ЭДС индукции, ни индукционного тока.

Вопросы критического мышления по физике. Часть 2

22. Две одинаковые чашки P и Q содержат одинаковое количество горячего кофе одинаковой температуры. Теперь в чашку P добавляют холодные сливки. Через несколько минут такое же количество холодных сливок той же температуры добавляют в чашку Q. Сравните новые температуры T _P и T _Q кофе в чашке. две чашки.

    1. Т _Р = Т _Q
    2. Т _Р > Т _В
    3. Т _Р < Т _Q

    Ответ: (B) T _P > T _Q

    Это вопрос о теплопередаче и законе охлаждения Ньютона. Тело при более высокой температуре отдает тепло окружающей среде с большей скоростью. Поскольку чашка Q находилась при более высокой температуре в течение более длительного интервала времени, она потеряла больше тепла.
     

23. Металлический стержень АВ согнут в показанную форму.

    Если стержень нагревается равномерно, пространство между концами будет

    1. Увеличение
    2. Уменьшение
    3. Оставайся прежним

    Ответ: (A) Увеличение

    При тепловом расширении объекта любой формы каждая частица удаляется от любой другой частицы. Если точки А и В сблизятся, расширение будет противоположным.

    Прямые участки, заканчивающиеся точками A и B, расширяются и заставляют точки A и B сближаться. Однако расширение нижнего отрезка прямой раздвигает точки A и B. Длина нижнего сегмента больше, чем общая длина двух верхних сегментов. Следовательно, чистый эффект заключается в том, что точки A и B отдаляются друг от друга.

24. Контейнер разделен на две половины перегородкой с отверстием. Две половины содержат один и тот же газ, но при разных температурах. Какая половина содержит большее количество газа?

    1. Половина при более высокой температуре
    2. Половина при более низкой температуре
    3. Половинки содержат одинаковое количество газа.

    Ответ: (B) Половина при более низкой температуре

    Ответ можно быстро найти, используя известное уравнение PV = nRT. Отверстие в перегородке обеспечивает одинаковое давление в обеих половинах. Отсюда и количество молей.

25. Бутылка полностью заполнена водой, как показано на схеме ниже. Какие из показанных точек имеют одинаковое давление?

    1. P ₁ и P ₂
    2. P ₂ и P ₃
    3. P ₁ и P ₃
    4. P ₁ , P ₂ и P ₃
    5. Ни один из этих

    Ответ: (B) P ₂ и P ₃

    Давление жидкости в точке пропорционально глубине точки под открытой поверхностью жидкости. Это верно, даже если открытая поверхность не находится вертикально над точкой, как в случае с точкой P ₃ . Можно подумать, что P ₁ и P ₃ имеют одинаковое давление, так как оба они находятся на 10 см ниже поверхности жидкости. Это неверно, потому что поверхность воды непосредственно над P ₃ не является открытой поверхностью.
     

26. Два одинаковых стакана держат воду на одной высоте, но в одном из них плавает деревянный брусок. Какой стакан весит больше?

    1. А
    2. Б
    3. Ни

    Ответ: (С) Ни

    Количество воды в стакане B меньше, чем в стакане A из-за воды, вытесненной плавающим блоком. Однако, применяя принцип Архимеда, вес плавающего блока равен весу вытесненной им воды.
     

27. Два одинаковых стакана содержат воду на одной высоте, но в одном из них полностью погружен деревянный брусок, прикрепленный на дне веревкой. Какой стакан весит больше?

    1. А
    2. Б

    Ответ: (А)

    В стакане B вытесненный объем воды заменен деревянным бруском меньшей плотности. Следовательно, он меньше весит.
     

28. Два одинаковых стакана держат воду на одной высоте, но в один из них погружен железный брусок. Какой стакан весит больше?

    1. А
    2. Б
    3. Ни

    Ответ: (Б)

    В стакане В объем вытесненной воды занимает железный блок большей плотности. Следовательно, он весит больше.
     

29. Два одинаковых стакана держат воду на одной высоте, но в одном из них на веревке подвешен железный блок. Какой стакан весит больше?

    1. А
    2. Б
    3. Ни

    Ответ: (С) Ни

    В стакане B отсутствует вода, вытесненная частично погруженным железным блоком. Выталкивающая сила, действующая на брусок, равна весу вытесненной воды. Эта сила также действует на дно стакана как реактивная сила и точно компенсирует уменьшение веса из-за недостатка воды.

30. Два одинаковых стакана держат воду на одной высоте, но в одном из них на веревке подвешен полностью погруженный в воду железный блок. Какой стакан весит больше?

    1. А
    2. Б
    3. Ни

    Ответ: (С) Ни

    В стакане B на железный блок действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной воды. Выталкивающая сила действует водой вверх на блок и как реакция вниз на дно стакана, таким образом компенсируя вес вытесненной воды.
     

31. Лодка в озере бросает якорь в озеро. Уровень озера будет

    1. Остаться прежним
    2. Подъем
    3. Осень

    Ответ (С) Осень

    Находясь в лодке, якорь вытесняет воду, равную собственному весу. Поскольку плотность якоря больше плотности воды, объем вытесненной воды больше объема якоря. Когда якорь бросают в воду, якорь вытесняет объем, равный его собственному объему. Следовательно, объем воды, вытесняемой при броске якоря в озеро, меньше, чем при броске якоря в лодке, и уровень озера падает.
     

32.  

    По озеру плывет двухтонная лодка. Выталкивающая сила на лодке должна быть
     
33. 1. 2 тонны
    2. Более 2 тонн
    3. Менее 2 тонн
    4. В зависимости от плотности воды в озере

    Ответ: (А) 2 тонны

    Находясь в лодке, якорь вытесняет воду, равную собственному весу. Поскольку плотность якоря больше плотности воды, объем вытесненной воды больше объема якоря. При падении якоря в воду якорь вытесняет объем, равный его собственному объему. Следовательно, объем воды, вытесняемой при броске якоря в озеро, меньше, чем когда якорь находился в лодке. Таким образом уровень озера падает.
     

34. Когда мы смотрим на себя в плоское зеркало, мы видим перестановку влево-вправо, но не перестановку вверх-вниз. Почему?

    Ответ: В плоском зеркале имеется инверсия по глубине, а инверсия влево-вправо отсутствует. Право оказывается правым, лево — левым, верх — верхом, а низ — низом. Однако для человека, смотрящего в зеркало, возникает иллюзия переворота влево-вправо, а не переворота вверх-вниз. Это связано с тем, что для того, чтобы другой человек оказался лицом к наблюдателю, другой человек всегда поворачивается вокруг вертикальной оси, вызывая реальную инверсию влево-вправо.
     

35. Длина волны красного света в воде близка к синему, но красные знаки выхода кажутся пловцу красным, находящемуся внутри воды. Почему?

    Ответ: Когда свет входит в среду из другой среды, его длина волны и скорость меняются, а частота остается прежней. На длину волны во второй среде не влияет введение третьей среды между двумя средами. Таким образом, красный свет, попадающий в глаз непосредственно из воздуха, имеет внутри глаза ту же длину волны, что и красный свет, сначала попадающий в воду, а затем в глаз, поэтому красный свет кажется пловцу под водой красным.
     

36. Наши глаза наиболее чувствительны к зеленовато-желтому свету, но сигналы опасности красные. Почему?

    Ответ: Красный свет может проникать через атмосферу, содержащую пыль, облака и туман, намного эффективнее, чем любой другой цвет. Свет в синей части видимого спектра в гораздо большей степени рассеивается атмосферой. Вот почему небо кажется голубым, а закатное и восходное небо красноватым.
     

37. Почему рождение электрон-позитронных пар не может происходить в вакууме?

    Ответ: Парное образование – это создание пары электрон-позитрон фотоном гамма-излучения. В этом процессе фотон исчезает, а его энергия преобразуется в массу покоя пары электрон-позитрон и кинетическую энергию, которую они несут. Часть энергии фотона превращается в массу покоя электрон-позитронной пары. Таким образом, линейный импульс пары меньше импульса фотона; это нарушение закона сохранения импульса. Следовательно, рождение пар всегда происходит вблизи тяжелого ядра. Отдача ядра констатирует сохранение импульса.

Автор:

Хасан Фахруддин
Академия наук, математики и гуманитарных наук Индианы BSU
Манси, Индиана

Часто задаваемые вопросы по общей физике

Часто задаваемые вопросы по общей физике

Собрано Доктор Джон Симонетти принадлежащий Кафедра физики в Технологический институт Вирджинии.

Вернуться к Часто задаваемые вопросы по астрономии и физике

---

1. Какие законы физики относятся именно к баскетболу?
2. Какие компоненты законов движения Ньютона наиболее важны для стрелять и делать корзину?
3. На мяч действуют те же силы, что и на стреляющего?
4. Является ли рост или вес игрока более критичными с точки зрения прыжков и стрельба?
5. Меня интересует физика танец и движение. Применимы ли те же законы физики к тем, виды вещей?
6. Одно из моих увлечений — программирование. В настоящее время я пытаюсь создать виртуальная вселенная. Какие силы мне нужно учитывать? Конечно, он не будет таким большим и быстрым, как настоящая вещь. Я хочу создать около 1000 самых простых известных частиц. человеку в виртуальной вселенной. Он устроен так, что каждая частица имеет координаты x,y,z x,y,z скорость и масса. Я хочу знать, как они взаимодействовать. Какие разные силы связывают их? И как? Возможно, я могу смоделировать большой взрыв с простейшей из программ.
7. У меня есть два снаряда одинакового калибра, оба весят одинаково. Если один стреляет из пистолета со скоростью 2000 кадров в секунду, а другой падает со скоростью точно в то же время и на той же высоте, что и пушка, упадут ли они оба на землю на в то же время? Другой вариант вопроса гласил бы: если два снаряда, то оба одинаковые по диаметру и конфигурации, но разного веса, стреляли по в одно и то же время и с одинаковой скоростью, ударятся ли они оба о землю в в то же время?

---

Какие законы физики относятся именно к баскетболу?

Есть много способов ответить на этот вопрос. Если бы кто-то начал с на микроскопическом уровне можно было бы использовать практически всю физику! Но я буду Держу пари, вы действительно заинтересованы в том, какие законы имеют отношение к понимание игры на том уровне, на котором мы ее переживаем — на размерах и шкалы времени, соответствующие игроку-человеку. В таком случае мы говорим о том, что называется «классической физикой», или физикой, изобретенной Исааком Ньютоном. Его Три закона движения были бы билетом: (1) Любой объект, не действовавший сила будет продолжать следовать за своим текущим движением (либо оставаться неподвижно или продолжайте двигаться по прямой с постоянной скоростью). (2) Когда на тело действует сила, тело будет двигаться с ускорением в направлении силы. Ускорение пропорционально силе (например, удвоенное сила, удвоенное ускорение) и обратно пропорциональна массе (количество материи) объекта (например, удвоенная масса будет означать половину ускорение). (3) Если объект (назовем его объектом 1) воздействует на другого (назовем его объектом 2), то объект 2 должен одновременно такая же сила возвращается к объекту 1 («равная, но противоположная» сила). Наконец, Ньютон также открыл, что гравитация — это сила, которую можно описать по вышеуказанным законам. В нашей игре Земля оказывает гравитационное воздействие на мяч, игроки, судьи, здания и т. д., что бы все ускорить вниз, за ​​исключением некоторых случаев, когда существует также восходящая сила, равная величины, сохраняя объект неподвижным (например, игрок, стоящий на пол не движется вниз с ускорением, потому что на пол действует восходящая сила на его теле, уравновешивая нисходящую силу тяжести на его теле).

Теперь несколько примеров того, как эти законы действуют в баскетболе. Возьмите игрока, делающего бросок. Ясно, если она вскочит с пола, потому что она приложила силу к полу — значит, по третьему закону пол приложили равную, но противоположную силу к игроку, подтолкнув ее вверх! Затем игрок прикладывает силу к мячу, ускоряя его вылет из рук. Таким образом, мяч действует на игрока. Результат в том, что мяч, стартовав с места, внезапно с некоторой скоростью взлетает в сторону корзина. Но игрок не взлетает с той же скоростью, что и другой. образом, потому что игрок *намного массивнее* мяча, поэтому второй закон, ускорение игрока будет намного меньше! Игрок должен быть осознал (через практику!), что простое ускорение мяча *прямо в* корзина не сработает — мяч окажется намного ниже корзины, когда он прибывает. Это потому, что гравитация заставляет мяч ускоряться. вниз на протяжении всего полета. Игрок должен на самом деле целиться намного выше чем корзина, так что мяч достигнет высоты корзины, когда он наконец добирается до корзины! С этим кратким описанием выстрела вы можно увидеть, как каждый закон вступил в игру. Теперь вы можете объяснить любое количество другие события, происходящие в игре аналогичным образом или посредством других применения законов.

Какие компоненты законов движения Ньютона наиболее важны для стрелять и делать корзину?

Смотрите выше ответ!

На мяч действуют те же силы, что и на стреляющего?

Да!… но в обратном направлении. См. ответ на вопрос 1.

Является ли рост или вес игрока более критичными с точки зрения прыжков и стрельба?

Теперь, это не простой вопрос, чтобы ответить с точки зрения законов Ньютона. Ньютон может сказать, что вес игрока будет означать, что игрок не будет сильно ускоряться силой мяча при ударе, но делает ли это действительно имеет значение, когда дело доходит до *постоянного забивания корзин*? Я сомневаюсь в этом, поскольку практика позволила бы менее крупному игроку знать (интуитивно) как именно компенсировать любой тревожный эффект. Точно так же высота может не важно. Однако в реальной игре важно не только то, что вы (выстрел производитель) похож, но и защитники тоже! Я уверен, что выше игрок будет иметь преимущество перед более низким игроком, когда дело доходит до бросок мяча через высоких защитников! Вес тоже может быть фактором узкие места (где приходится бороться за выстрел). Эти факторы не просто ранжируется с точки зрения фундаментальной физики. (Может быть вот почему вам нужно знать больше, чем физику, чтобы играть в баскетбол!).

Меня интересует физика танец и движение. Применимы ли те же законы физики к тем, виды вещей?

Физика танца тоже была бы классической, ньютоновской, физикой. Но Думаю, ситуация, наверное, даже сложнее, чем в баскетболе. Конечно, прыгать с пола означает отталкиваться от пола (поэтому пол отталкивается назад одинаково), но танцору нужно быть грациозным, и в контроль над своим телом и мышцами на протяжении всех действий, даже если не на полу. Например, создание определенных положений конечностей по отношению к другим частям тела и изменение этих ориентаций *находясь в отрыве от пола* (иногда), означает двигать одной конечностью и корректировать «равная, но противоположная» реакция соседней части. Это очень трудно понять, как (или рассчитать, как) все эти взаимодействующие части должны перемещаться одновременно для получения желаемого эффекта. Однако, как и в В баскетбольной ситуации практика — это то, как разум определяет, что делать (и таким образом, вырабатывается интуиция о том, как справиться с каждой новой ситуацией).

Есть одна вещь, которая происходит как в танце, так и в баскетболе. признать особенным: человека, который, кажется, способен «зависнуть в воздухе» долгое время во время прыжка. Если у человека нет крыльев (или он носит парус и т. д.), тут, конечно, никакая конкретная особь не может повеситься в воздухе дольше всех, если только не прыгают выше. ускорение силы тяжести одинаково для всех, независимо от их атлетические способности, или масса, или что-то еще. ОДНАКО некоторые могут показаться прыгать выше или оставаться выше дольше, чем другие, используя свои тела особым образом. Объяснение следующее: «центр масса” вашего тела должна следовать по одному и тому же пути в пространстве во время прыгать, как и любой другой человек — это “параболический” путь (спросите своего учителя о том, как выглядит путь). Точка центра масс вашего тела точка баланса — если вы растянулись по горизонтали через верхний край крышу (вершину), вам нужно расположить центр масс прямо над козырек, чтобы избежать опрокидывания на ту или иную сторону крыши. В настоящее время, хотя ваш центр масс должен следовать по параболе, вы можете настроить части вашего тела, во время полета, чтобы вызвать руки и ноги и т. д., подниматься вверх или оставаться на той же высоте, а центр масс потерпеть неудачу! Результат: похоже, что вы висите в воздухе какое-то время. немного времени. Конечно, опять же, благодаря практике танцоры сделать это, не изучая физику (но интересно понять, через физику, что они делают, и какие ограничения существует).

Одно из моих увлечений — программирование. В настоящее время я пытаюсь создать виртуальная вселенная. Какие силы мне нужно учитывать? Конечно, он не будет таким большим и быстрым, как настоящая вещь. Я хочу создать около 1000 самых простых известных частиц. человеку в виртуальной вселенной. Он устроен так, что каждая частица имеет координаты x,y,z x,y,z скорость и масса. Я хочу знать, как они взаимодействовать. Какие разные силы связывают их? И как? Возможно, я могу смоделировать большой взрыв с простейшей из программ.

Поздравляю вас с инициативой и любознательностью! Вы можете узнать большое дело самостоятельно через ваши расследования.

Ваш вопрос (о том, какие силы включить в вашу программу, и как) не имеет хорошего ответа — если вы имеете в виду включить все возможные силы и всякого рода частиц. Мы еще не все знаем! Даже в практическом смысле было бы почти невозможно включить все, что мы делаем в настоящее время известно в одной такой программе, которая затем дала бы полезные Информация; конечно, это не будет «самой простой из программ».

Ни один ученый не пытается работать таким образом. Вместо этого человек концентрирует свое усилия над маленьким кусочком головоломки — обычно это сложно достаточно. Тем не менее, вы можете написать программу для Следите за движениями 1000 взаимодействующих разумным образом частиц. Я предлагаю вам сосредоточиться только на ньютоновском гравитационном взаимодействии. Вы сможете выполнить эту задачу и, вероятно, многому научитесь. в процессе. Кроме того, после самых ранних моментов Большого взрыва, гравитация — самая важная сила, определяющая будущую эволюцию Земли. вселенная. 92″, вы могли бы узнать, чтобы быть “г в квадрате”. G — гравитационная постоянная Ньютона. Каждая частица A в вашем коллекция будет испытывать силу от *каждой* другой частицы — эти отдельные силы складываются как векторы, чтобы дать полную силу F, действующую на A.

Следовательно, частица A имеет ускорение a=F/m из-за полной силы F действует на него. Теперь ваша программа должна следить за движением каждой частицы. под действием действующей на него силы F. Это просто в принципе, но на практике может быть сложно.

Из прочтения вашего сообщения становится ясно, что вы, возможно, захотите получить гораздо больше информацию, чем я могу предоставить вам через сообщения электронной почты. Вы, вероятно, должны обратитесь к какому-нибудь вводному учебнику по физике, чтобы заполнить детали того, что Я сказал выше. Могу ли я предложить «Лекции Фейнмана по физике» Ричарда? Фейнман. В главе 9 тома 1 приведенные выше расчеты обсуждаются в основных деталь. Вам также может быть полезно посмотреть на некоторые подобные программы. Сборник программ BASIC, представленный в журнале Sky and Telescope может быть интересно. Вы можете увидеть их все, зайдя в Sky and Telescope’s. на сайте http://www.skypub.com. Удачи.

У меня есть два снаряда одинакового калибра, оба весят одинаково. Если один стреляет из пистолета со скоростью 2000 кадров в секунду, а другой падает со скоростью точно в то же время и на той же высоте, что и пушка, упадут ли они оба на землю на в то же время? Другой вариант вопроса гласил бы: если два снаряда, то оба одинаковые по диаметру и конфигурации, но разного веса, стреляли по в одно и то же время и с одинаковой скоростью, ударятся ли они оба о землю в в то же время?

Отвечая на ваши вопросы: Это зависит!

Если предположить отсутствие сопротивления воздуха (или если эксперимент проводится в вакууме), тогда ответ не будет зависеть от веса рассматриваемых предметов (или любой другой их атрибут, такой как форма).

В вакууме, если снаряд, выпущенный из орудия, выпущен по линии параллельно земле, то оба снаряда упадут на землю в одновременно, независимо от скорости выпущенного снаряда.

На самом деле, есть еще один уровень сложности, который можно было бы принять во внимание. счет: оба ударятся о землю одновременно, только если Земля кривизну можно игнорировать! Если выпущенный снаряд движется достаточно быстро (или с достаточно большой высоты), чтобы пройти достаточно далеко к (или мимо) горизонта до того, как он упадет на землю, то выпущенный снаряд попадет в земля позже, чем сброшенный снаряд. (На действительно очень высокой скорости стреляя, снаряд может никогда не приземлиться, просто падая по кривой, которая никогда не достигает поверхности искривленной Земли. Тогда снаряд будет на орбите. Это то, что делает космический шаттл.)

Если опыт проводится в воздухе, то форма и вес снаряды имели бы какое-то значение. Например, снаряд большая плотность упадет на Землю быстрее, чем тот же вес, но меньшая плотность (больший объем). Возьмем крайний пример: перо весом так же, как пенни, очевидно, будет падать на Землю медленнее по сравнению с копейкой.

Вернуться к Часто задаваемые вопросы по астрономии и физике

Некоторые вопросы, которые мы умеем задавать | Физика |

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Определить примеры вопросов, которые следует задавать в самых больших масштабах.
• Определите примеры вопросов, которые будут заданы на промежуточной шкале.
• Определите примеры вопросов, которые следует задавать на самых маленьких шкалах.

На протяжении всего текста мы отмечали, как важно быть любопытным и задавать вопросы, чтобы сначала понять то, что известно, а затем пойти немного дальше. Некоторые вопросы могут оставаться без ответа веками; у других может не быть ответов, но некоторые приносят вкусные плоды. Частью открытия является знание того, какие вопросы задавать. Вы должны что-то знать, прежде чем сможете даже сформулировать достойный вопрос. Как вы, возможно, заметили, простой акт постановки вопроса может дать вам ответ. Следующие вопросы представляют собой пример тех физиков, которые теперь умеют задавать, и представляют передовые достижения физики. Хотя эти вопросы важны, они будут заменены другими, если на них будут найдены ответы. Веселье продолжается.

В самом большом масштабе

1. Вселенная открыта или закрыта ? Теоретики хотели бы, чтобы он был едва закрыт, и доказательства этого вывода накапливаются. Недавние измерения скорости расширения Вселенной и реликтового излучения подтверждают плоскую Вселенную. Существует связь с мелкомасштабной физикой в ​​типе и количестве частиц, которые могут способствовать закрытию Вселенной.
2. Что такое темная материя ? Он определенно есть, но мы действительно не знаем, что это такое. Обычные возможности исключаются, но одна из них все же может объяснить это. Ответ может открыть совершенно новые области физики и тревожную возможность того, что большая часть того, что там находится, нам неизвестна, это совершенно другая форма материи.
3. Как образуются галактики ? Они существуют с самого начала эволюции Вселенной, и по-прежнему трудно понять, как они эволюционировали так быстро. Недавние более точные измерения флуктуаций в реликтовом излучении могут позволить нам объяснить образование галактик.
4. Какова природа черных дыр различной массы ? Только недавно мы убедились, что многие кандидаты в черные дыры не могут быть объяснены другими, менее экзотическими возможностями. Но мы до сих пор мало знаем о том, как они формируются, какова их роль в истории галактической эволюции и о природе окружающего их пространства. Однако в настоящее время известно так много черных дыр, что изучаются корреляции между массой черной дыры и характеристиками ядер галактик.
5. Каков механизм выхода энергии квазаров ? Эти далекие и необычайно энергичные объекты теперь кажутся ранними стадиями галактической эволюции со сверхмассивным материалом, пожирающим черные дыры. В настоящее время устанавливаются связи с галактиками, имеющими энергетические ядра, и есть доказательства, согласующиеся с менее поглощающими сверхмассивными черными дырами в центре более старых галактик. Новые инструменты позволяют нам заглянуть глубже в нашу собственную галактику в поисках доказательств существования нашей массивной черной дыры.
6. Откуда берутся всплески γ из ? Мы видим всплески γ лучей, исходящих со всех направлений в пространстве, что указывает на то, что источниками являются очень далекие объекты, а не что-то, связанное с нашей собственной галактикой. Некоторые вспышки γ , наконец, коррелируются с известными источниками, чтобы можно было изучить возможность их возникновения в результате взаимодействия двойных нейтронных звезд или черных дыр, поедающих нейтронную звезду-компаньон.

По средней шкале

1. Как происходят фазовые переходы в микроскопическом масштабе ? Мы много знаем о фазовых переходах, таких как замерзание воды, но детали того, как они происходят молекула за молекулой, недостаточно изучены. Подобные вопросы об удельной теплоемкости столетие назад привели к ранней квантовой механике. Это также пример сложной адаптивной системы, которая может дать представление о других самоорганизующихся системах.
2. Есть ли способ справиться с нелинейными явлениями, выявляющий глубинные связи ? В нелинейных явлениях отсутствует прямая или линейная пропорциональность, что немного облегчает анализ и понимание. Есть последствия для нелинейной оптики и более широких тем, таких как хаос.
3. Как высоко- T _c сверхпроводники теряют сопротивление при таких высоких температурах ? Понимание того, как они работают, может помочь сделать их более практичными или привести к столь же неожиданным сюрпризам, как открытие самой сверхпроводимости.
4. Есть магнитные эффекты в материалах, которые мы не понимаем — как они работают ? Хотя это выходит за рамки этого текста, в физике конденсированных сред (физике твердых тел и жидкостей) можно многому научиться. Мы можем обнаружить сюрпризы, аналогичные генерации, квантовому эффекту Холла и квантованию магнитного потока. Здесь также может сыграть роль сложность.

В наименьшем масштабе

1. Являются ли кварки и лептоны фундаментальными или имеют подструктуру ? Ускорители более высоких энергий, которые только что завершены или строятся, могут дать некоторые ответы, но также будет вклад космологии и других систематиков.
2. Почему лептоны имеют целочисленный заряд, а кварки – дробный ? Если оба фундаментальны и аналогичны мысли, то этот вопрос заслуживает ответа. Очевидно, это связано с предыдущим вопросом.
3. Почему существуют три семейства кварков и лептонов ? Во-первых, подразумевает ли это какую-то связь? Во-вторых, почему три и только три семьи?
4. Действительно ли все силы равны (объединены) при определенных обстоятельствах ? Они не должны быть равными только потому, что мы этого хотим. Ответ, возможно, придется получить косвенно из-за чрезвычайной энергии, при которой мы думаем, что они едины.
5. Существуют ли другие фундаментальные силы ? Несколько лет назад был всплеск активности с заявлениями о пятой и даже шестой силе. Интерес угас, поскольку эти силы не обнаруживались постоянно. Кроме того, предлагаемые силы имеют силу, подобную гравитации, что делает их чрезвычайно трудными для обнаружения в присутствии более сильных сил. Но остается вопрос; а если других сил нет, то надо спросить, почему только четыре и почему эти четыре.
6. Стабилен ли протон ? Мы обсуждали это достаточно подробно, но вопрос касается принципиальных аспектов объединения сил. Мы можем никогда не узнать из эксперимента, что протон стабилен, а только то, что он очень долгоживущий.
7. Существуют ли магнитные монополи ? Многие теории элементарных частиц требуют наличия очень массивных отдельных частиц северного и южного полюсов — магнитных монополей. Если они есть, то почему они так отличаются по массе и неуловимости от электрических зарядов, а если их нет, то почему?
8. Имеют ли нейтрино массу ? Появились окончательные доказательства того, что нейтрино имеют массу. Последствия значительны, как обсуждалось в этой главе. Это влияет на закрытие Вселенной и закономерности в физике элементарных частиц.
9. Каковы систематические характеристики высокочастотных Z ядер ? Все элементы с Z = 118 или меньше (за исключением 115 и 117) уже обнаружены. Давно предполагалось, что вблизи 9 может существовать остров относительной стабильности.1532 Z = 114, и изучение недавно открытых ядер внесет свой вклад в наше понимание ядерных сил.

Эти списки вопросов не претендуют на то, чтобы быть полными или постоянно важными — вы, без сомнения, можете дополнять их самостоятельно. Есть также важные вопросы в темах, не затронутых в этом тексте, таких как некоторые симметрии частиц, которые в настоящее время представляют интерес для физиков. Надеюсь, суть ясна: независимо от того, сколько мы узнаем, всегда кажется, что нужно узнать больше. Хотя нам повезло, что мы обладаем с трудом завоеванной мудростью тех, кто предшествовал нам, мы можем рассчитывать на новое просветление, несомненно, сдобренное удивлением.

Резюме раздела

• В самом большом масштабе вопросы, которые можно задать, могут касаться темной материи, темной энергии, черных дыр, квазаров и других аспектов Вселенной.
• На среднем уровне мы можем задавать вопросы о гравитации, фазовых переходах, нелинейных явлениях, сверхпроводниках и магнитных воздействиях на материалы.
• В самом маленьком масштабе вопросы могут касаться кварков и лептонов, фундаментальных сил, стабильности протонов и существования монополей.

Концептуальные вопросы

1. Для того чтобы экспериментальные данные, особенно ранее ненаблюдавшиеся явления, воспринимались всерьез, они должны быть воспроизводимыми или иметь достаточно высокое качество, чтобы одно наблюдение имело смысл. Supernova 1987A не воспроизводима. Откуда мы знаем, что наблюдения над ним были достоверными? Пятая сила не получила широкого признания. Это связано с отсутствием воспроизводимости или некачественными экспериментами (или с обоими)? Обсудите, почему эксперименты на переднем крае больше связаны с проблемами наблюдения, чем с установленными явлениями.