Метод розмірностей

Один із методів розв'язку задач 

        
Познайомимось з методом, котрий існує з часів великого Ньютона. Найчастіше його використовують при перевірці правильності отриманих формул, значно рідше – при розв’язку конкретних задач і отриманні певної функційної залежності.

        Минаючи певні математичні особливості обгрунтування цього методу сформулюю коротко його сутність:

Нехай  розмірна фізична величина f  залежить від інших розмірних величин A, B, C, D…, тоді формула зв’язку всіх цих величин може мати лише такий вигляд:

  f =  k A^αB^βC^γD^δ…

В останньому співвідношенні к – певна невідома константа, яку неможливо визначити точно за допомогою цього методу. Показники степені α,β,γ,δ… обчислюються з умови тотожності розмірностей правої і лівої частини співвідношення.

Світовий рекорд

Найкращий водій або фізика на колесах.

Ронні Весселбергер встановив світовий рекорд та рекорд Гіннеса  - він зумів припаркувати своє авто Volkswagen Polo на паркувальний майданчик, котрий більший за довжину його автомобіля лише на 26 сантиметрів. На відео  можна спостерігати це божевільне паркування.

Плащ – невидимка

Плащ – невидимка або із світу казок

Монтаж чи реальність?

        Усі ми вийшли з дитинства, з країни мрій, казок та чудес. Згадуючи цей дивовижно щасливий час, мимоволі зауважуємо, що багато чого вперше ми почули саме з казок, з тих народних переказів, на яких виросло багато поколінь.

      

Термінатор

Хто такий термінатор, чи що таке термінатор?

        Відповідь на дане запитання здається очевидним, адже мабуть кожен знає надвідому голівудську зірку Арнольда Щварцнегера та створений ним легендарний образ машини – вбивці. Проте мені  хотілося б акцентувати увагу на самому слові: що воно означає і яку несе інформацію ( ми не повинні уподобатися американцям, котрим показуючи статую грецького бога Аполона, ті реагують зауваженням, що в Древній Греції богів називали іменами американських космічних кораблів).

        Слово термінатор використовується у фізиці, астрономії, космології, біології та електротехніці. Про значення цього слова можна прочитати у Вікіпедії.

Янгол на Сонці

З нами спілкуються?

        Найближча до нас зоря, джерело життєвої енергії на Землі. Сонце – велетенська газоподібна куля з середньою густиною, як у води. Джерело енергії світила – неперервні термоядерні реакції. Хоча ззовні – воно спокійне – але насправді світило надзвичайно активне. Активність його наростає періодично з періодом 11 років. На Сонці можна спостерігати темні плями – місця з підвищеною активністю. Спостерігаючи тривалий час за зорею, можна побачити наслідок цієї активності-спалаху – від світила піднімається високо вгору протуберанець.

        NАSА 12 липня цьго року зафіксували такий протуберанець, який індентифікується зоровим апаратом людини як ЯНГОЛ.

Мал. 1 Викид плзмової енергії на Сонці 12 липня 2011 року. Протуберанець за формою нагадує янгола (світлина з архіву NASA).

        Це не вперше Сонце з нами заграє (а може на щось делікатно натякає).  На світлині темні плями сформували обличчя, котре посміхається – смайлик.

        Відео "Янгол на Сонці" див. ТУТ.

«Демон Максвелла»

Начала термодинаміки чи хто такий «демон Максвелла»?

 

        Одним із розділів молекулярної фізики є «Термодинаміка». Як ми вивчали у восьмому класі, в основі цього розділу лежать закони-начала. Їх будемо вивчати детально в 10-му класі, проте пригадаємо деякі з них.

Нульове начало термодинаміки.

Будь-яка система прямує до стану теплової рівноваги. Система самовільно з цього стану вийти не може.

Перше начало термодинаміки (одне з 5-ти формулювань).

Кількість теплоти, яка надається системі, витрачається на зміну внутрішньої енергії системи та на виконання системою роботи проти зовнішніх сил.

ΔQ = ΔU + ΔA

        Перше начало є, за своєю сутністю, законом збереження енергії, застосованим до теплових процесів. Одним із наслідків цього закону є неможливість створення вічного двигуна першого роду.

        Відомий вчений, Рудольф Клаузіус, вивчаючи теплові процеси, показав, що тепло безпосередньо може переходити лише від гарячих тіл до холодних. Це твердження носить назву другого начала термодинаміки. В зворотньому напрямку – від гарячих до холодних – тепло не переходить, хоча закони цього не забороняють.

        Багато вчених намагалися і намагаються знайти, змоделювати такі процеси, котрі дозволятимуть перетворювати повністю тепло в рух, іншими словами дозволятимуть теплу переходити від менш нагрітих тіл до більш нагрітих.

        Розв’язок цього завдання дасть нам необмежену кількість енергії, не дозволяючи при цьому забруднювати середовище і, найголовніше, унеможливити теплову загибель Всесвіту.

Мал.1 "Демон" пропускає швидкі молекули в праву посудину, а повільні - в ліву.

        Розв’язвти цю задачу намагався в XIXст видатний англійський вчений Джеймс Максвелл. Саме він ввів в науку містичну істоту названу «демоном Максвелла», котра володіє унікальними можливостями слідкувати за окремою молекулою. Посадивши цю істоту в посудині з перегородкою біля дверей «демон» пропускатиме швидкі молекули в одну частину посудини, а повільні – в другу (мал.1). Тоді в одній частині посудини і температура, і тиск будуть вищими, ніж у другій, тобто ми без виконання роботи отримали певний запас енергії.

        «Демон Максвелла», придуманий більше 100 років тому, і по-сьогодні,  захоплює людей, хоча багато вчених переконливо доказували, що демон – це лише жарт, видумка видатного вченого, котрий немає реального підгрунтя. Ймовірність того, що молекули розподіляться (мал.2) дорівнює ймовірності того, що під час зіткнення «Таврії» та «Славути» утвориться цілком новий «Мерседес».

Мал.2 "Демон" закінчив виконувати свою функцію.

        Одним із наслідків другого начала термодинаміки є неможливість створення вічного двигуна другого роду.