🔎🔥🪨 Плавление вулканического камня с помощью солнечного света, сфокусированного большой линзой Френеля

Лавовый камень — это застывшая магма, продукт деятельности вулканов. Иначе его называют «базальт». Такое название он получил в Эфиопии, оно происходит от слова «базал», что означает «кипячёный».

Лавовый камень считается уникальным, так как в нём сосредоточены почти все микроэлементы, необходимые живым организмам. Неслучайно окрестности даже спящих вулканов плотно «заселены» всеми формами земной жизни. Вулканическая лава, вышедшая при извержении вулкана, застывает и превращается в черный камень с многочисленными порами. Существует несколько видов лавы:
▪️карбонатная — Говоря о том, что такое лава, многие учёные до сих пор не могут определить принцип образования её карбонатной разновидности. В состав данного вещества входят карбонаты калия и натрия. Оно извергается только одним вулканом на планете – Олдоиньо-Ленгаи, что находится на территории Северной Танзании. Карбонатная лава является самой жидкой и холодной из всех существующих видов. Её температура равняется примерно 510 градусам.
▪️кремниевая — В том случае, когда в составе вещества имеется 63% и более кремнезёма, оно называется кремниевой лавой. Раскалённый материал является очень вязким и практически неспособен течь. Скорость движения потока зачастую не достигает даже отметки в несколько метров за день. Температура вещества при этом находится в диапазоне от 800 до 900 градусов.
▪️базальтовая — Наиболее распространённым видом на нашей планете является базальтовая лава. Большинство из всех геологических процессов, которые происходили на Земле много тысяч лет назад, сопровождались многочисленными извержениями именно этого типа раскалённого вещества. После его застывания образовывалась одноименная горная порода чёрного цвета. Половина состава базальтовых лав представляет собой оксид алюминия, магния, железа и некоторых других металлов. За счёт них температура расплава достигает отметки около 1200 градусов. #химия #physics #физика #опыты #теплота #оптика #солнце #эксперименты #горение

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

💦На что способен перегретый водяной пар

▫️Температура пламени спички составляет 750–850 °С. При этом в момент вспышки спичечной головки температура может подняться до 1000 °С.
▫️Температура самовоспламенения хлопкового волокна составляет 430–470 °С.
▫️Температура горения бенгальского огня составляет 1100 °C.

❓ Но до какой максимальной температуры можно разогреть водяной пар?

Предельную температуру, до которой можно нагреть водяной пар, учёные пока не определили. Она способна увеличиваться в зависимости от атмосферного давления. Чем выше давление, тем выше температура пара.

При нагреве до 1500 °С начинается процесс термической диссоциации воды — её распада на кислород и водород. Но примерно до температуры 2500 °С масштабы диссоциации невелики, распадается всего несколько процентов молекул воды.

Наиболее активно этот процесс начинает идти при температуре более 3000 °С и завершается при температуре около 4000 °С, при которой вода полностью превращается в смесь кислорода и водорода.

При дальнейшем нагреве, при температурах более 5000–6000 °С, кислород и водород начинают ионизироваться и превращаться в плазму. #химия #physics #физика #опыты #теплота #оптика #солнце #эксперименты #горение

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🧲 Из магнита невозможно получить монополь. Если мы предположим, что четко распилили магнит по линии, разделяющей его полюса, то мы не получим два монополя: (N) и (S). Что происходит в магните на атомном уровне?

Магнитные свойства имеют не так уж много веществ. К ним относятся никель, кобальт, гадолиний, соединения хрома и марганца и безусловно железо. Так как оно играет основополагающую роль, то эти вещества нарекли ферромагнетиками.

Природа ферромагнетиков объясняется наличием атомов располагающих магнитным моментом спинового происхождения при доменном строении. Домены имеют размеры порядка 0,01 мм и намагничены до насыщения. Все атомы домена располагаются параллельно своими магнитными моментами.

Нетрудно посчитать, сколько таких мини магнитиков (доменов) в составе магнита размером 10х20х100 мм. Разделим объем магнита на объем домена: 20 000/0,000001 = 20 000 000 000 шт.

Если сломать такой магнит пополам, то получим два магнита по 10 миллиардов доменов. А максимальное количество магнитов, которое можно получить при дальнейшем делении, ограничено числом доменов.

❓ Задача для наших подписчиков:
Итак, если разломать магнит до атомного уровня, даже до уровня отдельных электронов, — всё равно у каждого обломка будут два полюса. Значит обломки должны магнититься друг к другу в месте их разлома. Но в реальности, если мы разломим магнит на практике, будет очень трудно обратно соединить обломки. Почему так происходит?

#магнетизм #physics #физика #опыты #задачи #оптика #техника #эксперименты #science

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

😖 Спираль Роже — автоколебательная система, показывающая магнитное притяжение проводников с током. Спираль Роже демонстрирует, что между двумя параллельными проводами, проводящими электрический ток в одном направлении, существует сила притяжения. В изначальном изобретении нижний конец спирали содержал заостренный шарик, который погружался в ванночку со ртутью. Верхний конец спирали и ртуть подключались к источнику ЭДС. Ток через спираль заставляет ее сжиматься, разрывая цепь и устраняя силу между витками. Затем шарик падает в ртуть, и цикл начинается снова. Аппарат был изобретен Питером Марком Роже (1789-1868), который был врачом, основателем медицинских клиник, неутомимым автором научных статей и книг, изобретателем логарифмической линейки, экспертом по шахматам, секретарем Королевского института и, после 1840 года, составителем Тезауруса, носящего его имя. Около 1835 года он опубликовал описание сокращающейся спирали.

🧲 Электромагнитное торможение колебаний маятника

#видеоуроки #physics #физика #опыты #электродинамика #электричество #магнетизм #эксперименты #научные_фильмы

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🖥 Помните предыдущие два поста про примитивные callback-функции и фильтрующие функции? Может возникнуть вопрос, а можно ли, реализовать свой аналог reduce() ?

Давайте сразу напишем такой пример:

numbers = [1, 11, 12, 13, 18, 9, 8, 6]

from functools import reduce

func = lambda acc, cur : acc + cur

total = reduce(func, numbers, 0)
print('Встроенная reduce: ',total)  

def _reduce(callback, collection, init = 0):
    acc = init
    for k in collection:
        acc = callback(acc, k)
    return acc

_total = _reduce(func, numbers)
print('Моя reduce: ',_total)

Теперь объясним параметры и работу конструкции:
result = reduce( function, iterable[, initializer] ) :
▫️function — функция, применяемая к элементам итерации. Она должна принимать два аргумента.
▫️iterable — итерируемый объект, элементы которого вы хотите уменьшить. Это может быть список, кортеж или любой другой итерируемый объект.
▫️initializer — (необязательно): начальное значение аккумулятора (накопителя). Оно используется в качестве первого аргумента при первом вызове функции, если оно предусмотрено.

⚠️ Обработка пустых итераций: Одной из распространенных ошибок при использовании функции reduce() является обработка пустых итераций. Передача пустой итерации в reduce() без инициализатора вызывает Ошибку типа поскольку нет начального значения для запуска процесса сокращения. Чтобы избежать этого, всегда указывайте инициализатор, когда итерируемый объект может быть пустым.

⚙️ Производительность:
▫️ Эффективность reduce() по сравнению с циклами: Функция reduce() может быть более эффективной, чем явные циклы, потому что она реализована на C, что может обеспечить преимущества в производительности. Однако это преимущество часто незначительно и зависит от сложности применяемой функции.
▫️Преимущества использования встроенных функций в производительности: Встроенные функции, такие как sum(), min(), и max() высоко оптимизированы с точки зрения производительности. Они реализованы на C и могут выполнять операции быстрее, чем эквивалентный код Python с использованием reduce().

🖥 Зачем разработчикам нужна функция reduce() ? Функция reduce() полезна при итеративной обработке данных, избегая явных циклов и делая код более читаемым и кратким. Некоторые распространенные варианты использования включают:
▫️ Суммирование чисел в списке: Быстрое суммирование всех элементов.
▫️ Умножение элементов итеративного элемента: Вычисление произведения элементов.
▫️ Объединение строк: Объединение нескольких строк в одну.
▫️ Нахождение максимального или минимального значения: Определение самого большого или самого маленького элемента в последовательности.

#python #разработка #программирование #IT #алгоритмы

💡 Репетитор IT mentor // @mentor_it

🛸 Международный турнир юных физиков [Прага, 1997] [ X International young physicists tournament ] 🔤

▪️1. «Изобрети сам». Сконструируйте и продемонстрируйте устройство, которое движется в определенном направлении под действием какого-либо хаотического влияния.

▪️2. «Монета». Монета, лежащая решкой, без толчка сбрасывается с края горизонтальной поверхности. На какой высоте «орел» или «решка» имеют одинаковые вероятности?

▪️3. «Бумага». Как предел прочности бумаги зависит от ее влажности?

▪️4. «Электронный пучок». Электронный пучок падает на плоскопараллельную пластину однородного материала. Некоторые из электронов проходят сквозь нее, некоторые нет. Попытайтесь промоделировать происходящие процессы, используя метод Монте-Карло, и сравните полученные данные с литературой.

▪️5. «Голубая кровь». Человеческая кровь, как известно, красная, однако венозная кровь кажется синей. Объясните явление и проиллюстрируйте ваше объяснение моделью.

▪️6. «Волшебная труба Рангуа». Поток сжатого воздуха под давлением 0,5 МПа (5Р) или выше попадает в трубу Рангуа Т-образной формы, в результате чего она начинает вращаться. В этом случае горячий воздух выходит с одной стороны трубы, а холодный – с другой. Определите, какой конец трубы будет горячим, и объясните получаемую температурную разность. Исследуйте также параметры, от которых, по вашему мнению, она зависит.

▪️7.«Водяная струя». Струя воды падает из трубки вертикально вниз и разделяется на капли на некотором расстоянии от нее. Добейтесь максимальной длины неразделенной части струи. Какую максимальную длину вам удалось получить и при каких условиях это произошло?

▪️8. «Флотация». Кусочек шоколада, брошенный в стакан с газированной водой, периодически тонет и всплывает на поверхность. Исследуйте зависимость периода этих колебаний от различных параметров.

▪️9. «Струя и расширение». Струя воды падает на горизонтальную плоскость и распространяется далее радиально. На некотором расстоянии от центра толщина слоя резко увеличивается. Объясните это явление.

▪️10. «Охлаждение Земли». Оцените, как будет меняться температура Земли со временем, если Солнце внезапно погаснет.

▪️11. «Свеча-генератор». Сконструируйте устройство для зарядки электрического конденсатора с использованием только энергии горящей свечи. Зарядите конденсатор (100 мкФ/100 v), используя свечу, горящую в течение одной минуты.

▪️12. «Статическое трение». Как известно, трение скольжения не зависит от площади поверхности соприкосновения предмета и поверхности. Что вы можете сказать о зависимости максимальной силы трения покоя от указанной площади?

▪️13. «Чашка чая». Если наполнить чашку горячим чаем (60-80 °С), то тонкий слой пара будет подниматься над поверхностью. Вы можете заметить, что некоторые участки паровой струйки внезапно исчезают и появляются вновь через несколько секунд. Исследуйте и объясните это явление.

▪️14. «Дождь». На фотографии ночного дождя, сделанной методом длительной экспозиции в лучах прожектора, следы капель кажутся прерывистыми. Объясните это явление.

▪️15. «Элемент и аккумулятор». Каким образом вольт-амперная характеристика (ВАХ) элемента питания и аккумулятора изменяется в процессе их разрядки?

▪️16. «Спираль Роже». Спираль Роже представляет собой устройство, в котором источник тока соединен с вертикально подвешенной пружинкой, нижний конец которой касается поверхности ртути. Учитывая, что работа со ртутью опасна и запрещена, исследуйте поведение этого устройства, заменив ртуть чем-либо другим.

▪️17. «Прыжок». Для того чтобы подпрыгнуть, сначала необходимо присесть. Исследуйте, как высота прыжка зависит от глубины приседания перед ним?

#олимпиады #physics #физика #опыты #наука #science #задачи #эксперименты

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚙️ Маятник Максвелла — это устройство, состоящее из массивного диска, симметрично и жёстко закреплённого на горизонтальной оси, подвешенной на двух нерастяжимых нитях. Назван так в честь великого физика Джеймса Максвелла.

Принцип работы: если, намотав нити на концы стержня, поднять маятник повыше и отпустить, то он начнёт двигаться вниз, а диск будет вращаться вместе с осью, к которой он прикреплён. Запасённая при подъёме потенциальная энергия будет переходить в другой вид энергии — кинетическую энергию поступательного и вращательного движения. Достигнув положения равновесия, маятник не остановится. Он по инерции будет продолжать вращение, нити начнут наматываться на стержень (уже с другой стороны), и маятник вновь поднимется вверх.

Маятник Максвелла создан для демонстрации превращений энергии — перехода потенциальной энергии в кинетическую и наоборот.

Обычно при падении тела с высоты потенциальная энергия целиком преобразуется в кинетическую энергию поступательного движения. В случае же маятника Максвелла часть потенциальной энергии переходит в кинетическую энергию вращательного движения, поэтому кинетическая энергия и скорость поступательного движения оказываются меньше. Следовательно, линейное ускорение маятника Максвелла a также будет меньше, чем ускорение свободного падения g.

#видеоуроки #physics #физика #опыты #механика #кинематика #динамика #эксперименты #научные_фильмы

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🥺 Трюк с ремнем

Тот же феномен можно продемонстрировать, используя кожаный ремень с обычной рамочной пряжкой , зубец которой служит указателем. Конец, противоположный пряжке, зажат, так что он не может двигаться. Ремень растягивается без скручивания, а пряжка удерживается в горизонтальном положении, поворачиваясь по часовой стрелке на один полный оборот (360°), о чем свидетельствует наблюдение за зубцом. Ремень затем будет казаться скрученным, и никакое маневрирование пряжкой, которая удерживает его в горизонтальном положении и указывает в том же направлении, не может отменить скручивание. Очевидно, что поворот на 360° против часовой стрелки разрушит скручивание. Элемент неожиданности трюка заключается в том, что второй поворот на 360° по часовой стрелке, хотя и делает ремень еще более скрученным, позволяет вернуть ремень в его раскрученное состояние, маневрируя пряжкой под зажатым концом, всегда сохраняя пряжку горизонтальной и направленной в том же направлении.

Математически ремень служит записью, по мере того как кто-то движется по нему, того, как пряжка была преобразована из своего исходного положения, когда ремень не был скручен, в свое конечное повернутое положение. Зажатый конец всегда представляет нулевое вращение. Трюк показывает, что путь в пространстве вращения (SO(3)), который производит вращение на 360 градусов, не гомотопен нулевому вращению, но путь, который производит двойное вращение (720°), является нуль-гомотопным. Трюк с поясом был теоретически построен в одномерной классической модели Гейзенберга как бризерное решение. #топология #математика #физика #math #science

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚙️ Паровая вертушка 💨

Простой опыт, позволяющий наблюдать взаимодействие тел — вращение латунной трубки под воздействием паровой струи. Подобное устройство используется для полива газонов, только вместо паровой струи там используется давление воды. Взаимодействие тел легко наблюдать на таком простом опыте. На нити висит латунная трубка, запаянная снизу, которая может вращаться вокруг подвеса, вокруг нити. Мы нальем в эту трубку небольшое количество воды и заткнем эту трубку резиновой пробкой, в которую вставлен стеклянный тройник. При этом концы тройника, изогнутые в противоположные стороны, имеют маленькие отверстия на концах. И когда мы будем нагревать воду в трубке, она закипит, после чего пар начнет вырываться из этих отверстий — возникнет реакция паровой струи.

Зажжем спиртовку и будем кипятить воду в трубке. Трубка придет во вращение за счет отдачи. Такое устройство, вернее, подобное этому, вы можете увидеть в садах, на газонах, где происходит разбрызгивание воды, только не за счет паровой струи, а за счет вытекающей под давлением воды.

🌀 Спринклер Фейнмана — предмет споров физиков о поведении разбрызгивателя

#видеоуроки #physics #физика #опыты #теплота #оптика #science #эксперименты #горение

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib