⚡️ Уравнения Максвелла ✨

К первой половине 19 века понимание электромагнетизма улучшилось благодаря многочисленным экспериментам и теоретическим работам. В 1780-х годах Шарль-Огюстен де Кулон установил свой закон электростатики. В 1825 году Андре-Мари Ампер опубликовал свой закон силы. В 1831 году Майкл Фарадей открыл электромагнитную индукцию в ходе своих экспериментов и предложил силовые линии для ее описания. В 1834 году Эмиль Ленц решил проблему направления индукции, а Франц Эрнст Нейман записал уравнение для расчета индуцированной силы при изменении магнитного потока. Однако эти экспериментальные результаты и правила были плохо организованы и иногда сбивали ученых с толку. Требовалось всеобъемлющее изложение принципов электродинамики.

Эта работа была выполнена Джеймсом К. Максвеллом на основе серии статей, опубликованных с 1850-х по 1870-е годы.

В 1850-х годах Максвелл работал в Кембриджском университете, где на него произвела впечатление концепция силовых линий Фарадея. Фарадей создал эту концепцию под впечатлением от Роджера Босковича, физика, который также повлиял на работу Максвелла. Позже, Оливер Хевисайд изучил Трактат Максвелла по электричеству и магнетизму и использовал векторное исчисление, чтобы синтезировать более 20 уравнений Максвелла в 4 узнаваемых, которые используют современные физики. Уравнения Максвелла также вдохновили Альберта Эйнштейна на разработку специальной теории относительности.

Экспериментальное доказательство уравнений Максвелла было продемонстрировано Генрихом Герцем в серии экспериментов в 1890-х годах. После этого уравнения Максвелла были полностью приняты учеными. #научные_фильмы #физика #электродинамика #электричество #магнетизм #science #видеоуроки #physics

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🌪 Теория относительности — это комплекс из двух теорий, которые описывают свойства пространства, времени и гравитации. Они были предложены Альбертом Эйнштейном в начале XX века. Смотреть полный фильм: 🕰 Что такое теория относительности [20 мин фильм]

▪️ Специальная теория относительности. Описывает поведение объектов, которые движутся с постоянной скоростью. Теория утверждает, что время и пространство не являются абсолютно фиксированными для всех наблюдателей — они могут изменяться в зависимости от скорости объекта. Некоторые принципы специальной теории относительности:
— Принцип относительности — законы физики одинаковы для всех наблюдателей, независимо от того, находятся ли они в покое или движутся с постоянной скоростью относительно других объектов.
— Постоянство скорости света — скорость света всегда одинаковая (примерно 300 000 км/с) и не зависит от того, как быстро движется источник света или наблюдатель.

▫️ Общая теория относительности. Расширяет идеи специальной теории относительности и объясняет гравитацию. Теория утверждает, что гравитация — это не сила, а искривление пространства-времени, вызванное массой и энергией объектов. Некоторые принципы общей теории относительности:
— Эквивалентность гравитации и ускорения — невозможно отличить действие гравитации от ускоренного движения.
— Гравитационное замедление времени — часы идут медленнее вблизи массивных объектов, например, рядом с чёрной дырой время почти останавливается. #физика #теория_относительности #оптика #опыты #эксперименты #physics #видеоуроки #научные_фильмы #свет #волны #СТО #ОТО #science

🖥 Против теории относительности и Эйнштейна // Алексей Семихатов, Владимир Сурдин / Вселенная Плюс

👨🏻‍💻 Видеолекции по теории поля и СТО [Часть 1]

👨🏻‍💻 Видеолекции по теории поля и СТО [Часть 2]

📚 3 книги по теории относительности

☀️ Физика света / The Physics of Light [2014]

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

〰️ Интерферометрия сыграла важную роль в развитии физики, а также имеет широкий спектр приложений в метрологии. 🔵🔴

Двухщелевой интерферометр Томаса Юнга в 1803 г. продемонстрировал интерференционные полосы, когда два маленьких отверстия освещались светом из другого маленького отверстия, освещенным солнечным светом. Юнг смог оценить длину волны разных цветов в спектре по расстоянию между интерференционными полосами. Эксперимент сыграл важную роль в принятии волновой теории света. В квантовой механике считается, что этот эксперимент демонстрирует неразделимость волновой и частичной природы света и других квантовых частиц. Ричард Фейнман любил говорить, что вся квантовая механика может быть получена путем тщательного обдумывания последствий этого единственного эксперимента. Результаты эксперимента Майкельсона — Морли обычно приводятся как первые убедительные доказательства против теории светоносного эфира в пользу специальной теории относительности.

Интерферометрия использовалась для определения и калибровки стандартов длины. Когда метр был определён как расстояние между двумя отметками на платино-иридиевом стержне, Майкельсон и Бенуа использовали интерферометрию для измерения длины волны красной линии кадмия в новом стандарте, а также показали, что его можно использовать в качестве стандарта длины. Шестьдесят лет спустя, в 1960 году, метр в новой системе СИ определили как равный 1 650 763,73 длинам волн оранжево-красной эмиссионной линии в электромагнитном спектре атома криптона-86 в вакууме. Это определение заменили в 1983 году определением метра как расстояния, пройденного светом в вакууме за определённый промежуток времени. Интерферометрия используется при калибровке датчиков скольжения (называемых в США мерными блоками) и в координатно-измерительных машинах. Она используется при тестировании оптических компонент. #gif #physics #факты #физика #наука #science

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

😓 Моторные масла — масла, применяемые главным образом для охлаждения и снижения трения между движущимися деталями поршневых и роторных двигателей внутреннего сгорания. Все современные моторные масла состоят из базовых масел и улучшающих их свойства присадок. В качестве базовых масел обычно используют дистиллятные и остаточные компоненты различной вязкости (углеводороды), их смеси, углеводородные компоненты полученные гидрокрекингом и гидроизомеризацией, а также синтетические продукты (высокомолекулярные углеводороды, полиальфаолефины, сложные эфиры и другие). Большинство всесезонных масел получают путём загущения маловязкой основы макрополимерными присадками.

Первое в мире моторное масло было запатентовано в 1873 году американским доктором Джоном Эллисом. В 1866 году Эллис изучал свойства сырой нефти в медицинских целях, но обнаружил, что сырая нефть обладает хорошими смазочными свойствами. Эллис залил экспериментальную жидкость в заклинившие клапаны большого V-образного парового двигателя. В результате клапаны освободились и стали двигаться свободнее, а Джон Эллис зарегистрировал бренд Valvoline — первый в мире бренд моторного масла.

Вязкость — одно из важнейших свойств масла, определяющее его применимость в двигателях различных типов. Различают динамическую, кинематическую и техническую вязкость. Динамическая вязкость обусловлена внутренним трением между движущимися слоями масла и измеряется в пуазах (П). Кинематическая вязкость — определяется как отношение динамической вязкости к плотности при той же температуре и измеряется в сантистоксах (сСт). Техническая, или условная вязкость определяется как отношение времени истечения из вискозиметра 200 мл масла, взятого в секундах, ко времени истечения из того же вискозиметра при тех же условиях 200 мл воды. В настоящее время для оценки этого свойства масла как правило используется индекс вязкости, характеризующий пологость кривой зависимости кинематической вязкости масла от температуры. #механика #динамика #физика #кинематика #техника #наука #science #physics #вязкость

⚙️ Сравнение моторных масел

🟠 Принцип работы моторного масла [5 видео]

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

〰️ Создание наклонных труб путем скручивания плоскостей, ограниченных синусоидами

Процесс создания такой трубы включает несколько этапов, которые выполняются в САПР-системах (например, AutoCAD, Inventor, «КОМПАС-3D»):

▪️1. Построение базового участка. Рисуется прямой или изогнутый участок, который будет служить основой для трубы.

▪️2. Создание эскиза. На торце базового участка делается скетч, задаётся угол, если нужно, дорисовывается изогнутый участок.

▪️3. Скручивание плоскостей. Плоскости, ограниченные синусоидами, скручивается вокруг базовой оси, при этом профиль трубы формируется автоматически.

▪️4. Редактирование трассы. Если трасса не устраивает, можно изменить расстояния и углы между плоскостями.

После этого получается 3D-модель трубы, гнутой в разных плоскостях, которая может быть использована для проектирования реальных конструкций.

❓ Вопрос для подписчиков: Можете ли вы математически доказать, что две поверхности, ограниченные синусоидой, при скручивании дадут цилиндрическую трубу с определенным наклоном? И как наклон трубы в градусах будет зависеть от амплитуды синусоиды? #математика #mathematics #animation #math #геометрия #geometry #gif #science #опыты #задачи

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

☢️ Уран-238 в камере Вильсона 🫧

Камера Вильсона (конденсационная камера, туманная камера) — координатный детектор быстрых заряженных частиц, в котором используется способность ионов выполнять роль зародышей капель жидкости в переохлажденном перенасыщенном паре.

Для создания переохлаждённого пара используется быстрое адиабатическое расширение, сопровождающееся резким понижением температуры.

Быстрая заряженная частица, двигаясь сквозь облако перенасыщенного пара, ионизирует его. Процесс конденсации пара происходит быстрее в местах образования ионов. Как следствие, там, где пролетела заряженная частица, образуется след из капелек воды, который можно сфотографировать. Именно из-за такого вида треков камера получила свое английское название — облачная камера (англ. cloud chamber).

Камеры Вильсона обычно помещают в магнитное поле, в котором траектории заряженных частиц искривляются. Определение радиуса кривизны траектории позволяет определить удельный электрический заряд частицы, а, следовательно, идентифицировать её.

Камеру изобрел в 1912 году шотландский физик Чарльз Вильсон. За изобретение камеры Вильсон получил Нобелевскую премию по физике 1927 года. В 1948 за совершенствование камеры Вильсона и проведенные с ней исследования Нобелевскую премию получил Патрик Блэкетт. #физика #радиактивность #physics #science #ядерная_физика #видеоуроки #наука #опыты #эксперименты

🖥 How Scientists Discovered Atoms? // Как ученые открыли атомы?

💫 Тайна вещества. Научно-популярный фильм СССР 1956 г.

🔥 В СССР делали радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РИТЭГи).

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

〰️ Физика в опытах: Искривление луча в неоднородной среде 🔴

Искривление луча в неоднородной среде связано с изменением показателя преломления среды. Например, если среда состоит из плоскопараллельных слоёв с показателем преломления, меняющимся скачкообразно от слоя к слою, то световой луч, преломляясь на границе слоёв, примет форму ломаной линии. Если неограниченно увеличивать число слоёв, устремляя к нулю их толщины и скачки показателей преломления, то в пределе показатель преломления среды станет меняться непрерывно, а луч перейдёт в кривую с непрерывно изменяющейся касательной. Искривление луча в неоднородной среде происходит в сторону увеличения показателя преломления.

💧 Полезно понаблюдать на опыте, как распространяется узкий световой пучок в оптически неоднородной среде. Рассмотрим жидкую среду. Чтобы поставить опыт, надо, во-первых, приготовить такую среду, а во-вторых, позаботиться о том, чтобы световой пучок был хорошо виден в ней. Наполним аквариум прямоугольной формы или специально изготовленную плоскопараллельную кювету водой примерно до половины. Затем через воронку со шлангом, конец которого надо опустить до самого дна кюветы, будем медленно наливать насыщенный раствор поваренной соли (300 г соли на литр воды). Раствор соли будет растекаться по дну кюветы и будет постепенно вытеснять вверх воду. В итоге нижняя половина кюветы окажется заполненной более плотной жидкостью (раствором соли), а верхняя - менее плотной (водой). Вследствие взаимной диффузии между жидкостями через некоторое время образуется переходный слой с плавно изменяющейся в вертикальном направлении плотностью, а значит, и показателем преломления. Он будет постепенно возрастать в направлении сверху вниз. Чтобы световой луч был хорошо виден в жидкости, можно предварительно добавить в чистую воду и в солевой раствор щепотку хвойного концентрата, продающегося в аптеке, слабый раствор которого обладает способностью светиться зеленым светом (люминесцировать) под действием обычного (белого) света.

В оптически неоднородной среде световой луч изгибается так, что его траектория всегда оказывается обращена выпуклостью в сторону уменьшения показателя преломления среды. Насколько резко будет искривляться световой луч в среде с непрерывно изменяющимся показателем преломления? Это зависит от того, насколько быстро изменяется показатель преломления при переходе от одних точек среды к другим.

Гервидс Валериан Иванович — доцент кафедры общей физики МИФИ, кандидат физико-математических наук
#физика #мкт #оптика #космос #optics #thermodynamics #термодинамика #physics #science

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚡️ Как работает радиосвязь: простое объяснение

Радиосвязь работает благодаря передаче информации с использованием электромагнитных волн (радиоволн). Сигнал преобразуется в радиоволны, распространяется в пространстве и принимается другим устройством. Процесс радиосвязи включает несколько этапов:
1. Формирование сигнала. Источник передаёт данные (голос, текст или другие виды информации) в радиопередатчик.
2. Модуляция. Передатчик преобразует данные в радиоволны, изменяя параметры несущей волны (амплитуду, частоту или фазу).
3. Передача. Сигнал передаётся через антенну и распространяется в радиопространстве.
4. Приём. Приёмное устройство улавливает сигнал, переданный через антенну, и демодулирует его для восстановления исходных данных.
5. Обратная связь. Для двусторонней связи процесс повторяется, позволяя участникам общаться в реальном времени.

Некоторые виды модуляции, используемые в радиосвязи:
▪️ Амплитудная модуляция (АМ). Амплитуда несущего сигнала изменяется в соответствии с величиной полезного сигнала.
▪️ Частотная модуляция (ЧМ). Амплитуда несущей волны остаётся постоянной, но её частота изменяется в зависимости от величины полезного сигнала.
▪️ Фазовая модуляция (ФМ). У несущего сигнала не меняется ни частота, ни амплитуда, но участки сигнала, передающие «0», сдвинуты по фазе относительно участка, передающего «1».

📚 Искусство схемотехники, 4-е издание (в 3 томах) [1993—2014] Пауль Хоровиц, Уинфилд Хилл

⚡️ Физические основы радиопередачи [1989] Киностудия Леннаучфильм

⚡️ Фигуры Лихтенберга

🧲 ВЧ магнитное поле и ферромагнитная жидкость

⚡️ Обучающий фильм Электрический ток [СССР]

#физика #опыты #эксперименты #наука #science #physics #электродинамика #магнетизм #видеоуроки #схемотехника #радиофизика

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib