О самых интересных фактах из физики

Оптика, термодинамика, механика, колебание волн — в области физики много вопросов, которые обычному человеку кажутся малозначительными. Но на самом деле законы физики могут объяснить довольно странные для обыденного ума явления.

Интересные факты из физики

Вы однозначно видели, как по воде скользят небольшие насекомые — это водомерки. Но как они держатся на поверхности и почему не тонут? Все это из-за силы поверхностного натяжения. Поверхность воды как бы прогибается под небольшим весом насекомого, при этом стремится восстановить свою гладь, отвечая давлением наружу. Именно благодаря этому водомерка не тонет.

Многие птицы во время дальних перелетов выстраиваются в клин. И вряд ли это просто для красоты. Скорее, для уменьшения сил сопротивления и трения. Самая сильная птица летит во главе клина, остальные — по обе стороны от нее, сохраняя острый угол. В таком положении сила сопротивления минимальна, поэтому птицы могут лететь быстро и долго не уставая.

Благодаря стрекозам произошло развитие авиаконструкций. Дело в том, что постоянной проблемой самолетов было то, что из-за частых колебаний их крылья ломались. Причиной такого явления (флаттера) являлось несовпадение центров жесткости и давления, а также недостаточная жесткость самой конструкции крыльев. При чем здесь стрекозы? На их крыльях есть утолщения, которые устраняют вредные колебания при полете. Авиаконструкторы учли это, тем самым решив проблему флаттера. 

Ответы на популярные вопросы с точки зрения физики

Почему Солнце красное на закате?

Закаты — красивейшее явление природы. Небо окрашивается различными цветами, а солнце становится красным. Почему? Ведь днем оно совсем другого цвета.

Свет от Солнца, преодолевая расстояние до Земли в 150 млн км, проходит через толщу атмосферы. И именно из-за прохождения атмосферы свет «перекрашивается». Пучок солнечного света состоит из волн разной длины. И когда он проходит через земную атмосферу, то сталкивается с хаотично витающими молекулами. Поэтому часть света рассеется и не дойдет до наших глаз, а другая часть дойдет, отразившись от какой-нибудь молекулы. На закате свету Солнца необходимо преодолеть более толстый слой атмосферы, следовательно, рассеивание происходит сильнее, а до наших глаз доходит только более длинноволновой — красный и оранжевый — свет. Именно поэтому иногда кажется, будто небо пылает.

Какая температура у молнии?

Предсказать место, куда ударит молния, чтобы измерить ее температуру, довольно трудно. Поэтому ученым пришлось использовать генератор, который может создавать искусственные молнии. Это устройство может генерировать разряды с силой тока от 5 000 до 50 000 ампер. Так, у созданной учеными молнии температура составила от 6 100 до 10 400 градусов по Цельсию.

Сколько лет Земле?

В древности не различали понятия возраст Земли и возраст Вселенной. Теологи и натурфилософы оценивали возраст Земли на основании библейской Книги Бытия. Интересное мнение высказал Филон Александрийский: нет смысла измерять время от сотворения мира теми единицами, которые появились после его сотворения.

И все же ученые всегда пытались установить возраст нашей планеты. По данным радиометрического датирования метеоритов, которые образовались до начала формирования планет, возраст Земли составляет 4,54 млрд лет (с погрешностью в 1%).

Происхождение полярного сияния

В верхних широтах Южного и Северного полушарий можно наблюдать явление, которое называют полярным сиянием. Оно возникает при столкновении электрически заряженных частит солнца с атомами и молекулами в ионосфере, отчего последние излучают свет.

Как скорость влияет на время?

Однажды Эйнштейн, сидя в трамвае, провел мысленный эксперимент. Ученый представил, что случится, если вагон будет двигаться со скоростью света. Если трамвай будет ехать 300 000 км/с, то стрелки часов будут казаться полностью застывшими. При этом если вернуться к часам, они будут идти своим чередом, а для Эйнштейна в трамвае время замедлится. То он пришел к выводу о том, что чем быстрее движение объекта в пространстве, тем медленнее для него движение во времени.

Эйнштейн говорил, что нет абсолютного времени и для каждой системы есть своя система отсчета. И если законы движения в каждой системе одинаковы, то чем быстрее вы движетесь, тем медленнее ваши часы работают относительно других часов.

Разнообразие снежинок

С детства все мы знакомы с аксиомой, что нет двух одинаковых снежинок. Но так ли это? И почему это происходит? Наука имеет ответ и на этот вопрос.

Формирование снежинки начинается в облаке, где вокруг маленькой пылинки образуется кристаллик льда, имеющий форму шестигранника. Поэтому большинство снежинок выглядят в форме шестиконечной звезды. Этот самый кристаллик начинается разрастаться. У него могут появиться отростки, может расти ширина или лучи. То, как именно будет расти снежинка, завит от тех условий, в которых она находится. Влажность, давление, температура, имеющаяся на данный момент форма — даже самые минимальные изменения этих параметров влияют на то, как будет протекать процесс роста снежинки.

Внешние условия для каждой снежинки отличаются хотя бы минимально. Потому не бывает двух абсолютно идентичных — каждая проходит через свое сочетание влажности, температуры, давления.

Стекло является жидкостью

Стекло является хотя и вязкой, но жидкостью. Материал является аморфным телом. Молекулы в ее составе не имеют упорядоченной структуры. При переходе стекла из жидкого состояния в то, что мы считаем твердым, его молекулы не имеют времени выстроиться в упорядоченную кристаллическую структуру. А визуально твердым стекло выглядит из-за атомов или молекул, которые очень прочно скреплены друг с другом химически и не могут из-за этого проскальзывать рядом с другими.

Проверить это просто — достаточно посмотреть на оконные рамы в старых домах. Хорошо заметно, что стекла в них вверху тоньше, чем внизу. Поэтому часто в таких домах окно дребезжит, так как подготовленный зазор в раме шире, чем со временем становится стекло.

Интересные факты об ученых-физиках

Мы приготовили по пять занимательных фактов о знаменитых физиках. Теперь вы можете поближе познакомиться с людьми, благодаря которым нам известно больше о нашей Вселенной.

Галилео Галилей

• после школы намеревался посвятить себя церкви, однако отец запретил;
• ученый увлекался написанием стихотворений;
• он изобрел телескоп и первым применил его для исследования очного неба;
• всегда считал себя религиозным человеком, но был осужден инквизицией за свои труды, в которых доказывал, что земля вращается вокруг солнца;
• только в 1992 году Ватикан признал преследование Галилея ошибкой.

Исаак Ньютон

• вопреки популярной легенде, яблоки ему на голову не падали;
• ученый никогда не спешил с обнародованием своих открытий, именно поэтому многие из них были опубликованы спустя 20-30 лет;
• стал первым гражданином Англии, которого посвятили в рыцари за научные заслуги;
• являлся членом Палаты лордов, но всегда молчал на заседаниях (единственный раз взял слово, когда попросил закрыть окно);
• именно им были выбраны основные цвета видимого спектра (сначала ограничился пятью, а потом добавил еще два).

Альберт Эйнштейн

• на скрипке начал играть раньше, чем научился говорить (в 6 лет);
• за автограф всегда просил один доллар, а вырученные деньги передавал на благотворительность;
• ФБР подозревало его в шпионаже в пользу СССР, поэтому за ним велась слежка, а телефонные разговоры прослушивались;
• по непонятным причинам его раздражало слово «мы»;
• ученый разрешил использовать свой мозг для исследований после смерти (патологоанатом, который проводил вскрытие, после похитил орган).

Томас Эдисон

• в 10 лет создал свою первую лабораторию, тратя все карманные деньги на покупку реактивов;
• в 14 лет спас 3-летнего мальчика от приближающегося товарного поезда;
• с 12 лет стал терять слух, но ему это нравилось, потому что было проще сконцентрироваться на экспериментах;
• сделал предложение своей возлюбленной при помощи азбуки Морзе;
• по его проекту был построен полностью бетонный дом — не только его конструкция, но вся мебель, включая ванну, лестницу, рамки для картин и даже электротрубы. 

Никола Тесла

• по его собственным утверждением, он спал около 2 часов в сутки;
• у него никогда не было собственного дома, жил либо в лабораториях, либо в гостиницах;
• существует версия, что именно Тесла изобрел радио, просто не запатентовал это изобретение;
• у него была паническая боязнь микробов, из-за которой всячески избегал контакта с другими людьми;
• был сторонником контроля рождаемости.

Примеры физики в повседневной жизни

Возраст Земли, поверхностное натяжение, спектр цветов света — это все интересно, но как насчет физических явлений, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни?

Например, как режут ножницы? В тот момент, когда лезвия ножниц смыкаются, бумага стремится их как бы «раздвинуть». И если приложить достаточное усилие, то вы преодолеете «разводящую» силу бумаги. В результате этого лезвия ножниц приобретут угловое ускорение, начнут поворачиваться, сомкнуться и порежут бумагу.

Для чего нагревают воздушные шары? В среднем частицы горячего воздуха движутся быстрее, сталкиваются чаще и занимают больше места, чем столько же частиц холодного воздуха. То есть для наполнения шара горячим воздухом потребуется меньше частиц. Потому такой шар будет весить меньше, чем тот, который наполнен холодным воздухом.

Если раскрутить два яйца — сырое и вареное — а потом остановить их, то вареное останется неподвижным, а сырое все равно продолжит двигаться. Это происходит из-за того, что мы останавливаем скорлупу, а жидкость внутри все равно вращается. На таком простом примере можно продемонстрировать закон сохранения импульса.

Если вы что-то пролили, нужно увеличить площадь поверхности этой жидкости. Чем больше площадь поверхности воды, тем больше молекул сможет перейти из жидкого состояния в газообразное, а это увеличит скорость испарения.

Чего не скажешь о курсовых и дипломных работах, где не стоит в принципе проводить хоть какие-то манипуляции с «водой». С этими и другими вопросами по учебе с радостью поможет ФениксХелп.