Человечество переходит от угля до ядерного топлива в погоне за лучшим источником энергии
Ветряк делает брррррррр
Ветряк делает брррррррр
Разгоняем ветряк как на пикче поста
Problems?
Problems?
Результаты поиска по запросу "физика в жизне"
В решении задачи трех тел обнаружили «островки закономерности»
Когда в космическом пространстве три массивных тела воздействуют друг на друга через силы взаимного гравитационного притяжения, их движение становится непредсказуемым. Многие ученые пытались описать движение трех тел в одной системе и таким образом найти решение задачи, применимое для любых начальных условий объектов. Однако все было безуспешно. Теперь международная команда математиков и физиков провела тысячи моделирований задачи трех тел и выяснила, что среди множества ее решений есть и те, которые заключают в себе «островки закономерности», где объекты начинают вести себя предсказуемо.
Международная команда математиков и физиков под руководством Алессандро Трани (Alessandro Trani) из Института Нильса Бора (Дания) использовала суперкомпьютер для численного моделирования задачи трех тел и обнаружила в хаосе движения этих объектов пробелы — «островки закономерности». Эти «островки» показали, где объекты ведут себя предсказуемо и подчиняются определенным правилам: траектория их орбит напрямую зависит от того, как три объекта расположены друг относительно друга в момент сближения, а также от их скорости и угла сближения. Об исследовании рассказывается в пресс-релизе, опубликованном на сайте института.
Трани и его коллеги создали программу Tsunami, которая перебирала миллионы возможных комбинаций взаимодействия трех тел в системе, рассчитывала траекторию их движения, используя теорию общей относительности Эйнштейна и законы Ньютона. Эта программа предполагала использование статистического метода и наличие специальной карты, на которой каждая точка соответствовала конкретному набору начальных условий.
Затем каждой точке ученые присвоили свой цвет в зависимости от того, какой из трех объектов в итоге «выбрасывается» из системы в результате взаимодействия (в большинстве случаев — объект с наименьшей массой).
Если бы движения объектов в системе были случайными, то есть сама задача предполагала хаотичность, цвета на карте перемешались бы случайным образом. Однако в своем исследовании такой картины ученые не наблюдали. Они обнаружили на карте области, окрашенные в один цвет. По словам исследователей, эти области и есть «островки закономерности»: там начальные условия предопределяют дальнейшую эволюцию системы.
"Миллионы симуляций формируют грубую карту всех мыслимых результатов, когда встречаются три объекта, как огромный гобелен, сотканный из нитей начальных конфигураций. Именно здесь появляются острова закономерности"
Авторы работы посчитали, что на этих «островках» движение объектов подчиняется строгим математическим закономерностям, оно упорядоченно и предсказуемо. Это, в свою очередь, указывает на существование общего решения задачи трех тел.
Однако «островки закономерности», обнаруженные командой Трани в решении задачи трех тел, могут представлять проблему для исследователей. Дело в том, что этот подход хорошо вычисляет хаотичные траектории движения тел, но плохо работает, когда дело касается «закономерных» траекторий.
«Когда некоторые области на карте, предполагающие хаотичное движение объектов, внезапно переходили в фазу закономерного движения, наши статистические расчеты для этой фазы нарушались, что приводило к неточным предсказаниям. Теперь наша цель — научиться сочетать статистические методы с численными, чтобы обеспечить высокую точность предсказания, когда система начинает становится более закономерной», — пояснил Трани.
Открытые «островки закономерности» — важный шаг на пути к общему решению задачи трех тел. Исследователям еще предстоит провести серию компьютерных экспериментов, чтобы детально изучить свойства «островков» и понять механику их образования, а также оценить влияние на эволюцию системы.
В космосе наличие систем, состоящих из трех объектов, не редкость. Поэтому решение задачи трех тел — не просто теоретический вызов, а возможность постичь тайны Вселенной.
Статья спизжена отсюда
9 января 2021 ушел из жизни выдающийся физик-теоретик Исаак Маркович Халатников. Ученый широчайшего сперкта и близкий друг Льва Ландау, Исаак Маркович внес огромный вклад в мировую физику, работая в огромной области, включавшей такие разделы теоретической физики, как космология, квантовая теория поля, теория сверхпроводимости, теория квантовых жидкостей, квантовая механика, общая теория отностительности и многие другие.
Произошло это уже какое-то время назад, но сам узнал недавно. Вечная память.
Произошло это уже какое-то время назад, но сам узнал недавно. Вечная память.
Сверхпроводниковая драма
Последние пару суток интернет аж трисет от корейских сверхпроводников, настроения меняются чуть ли не каждый час, постоянно выясняются новые подробности.
Во-первых, оказалось, что существует еще и третья статья. Она была опубликована еще 30 апреля в рецензируемом южнокорейском научном журнале, на корейском языке, само собой, но ее уже успели перевести. Была опубликована авторами для того, чтобы удовлетворить запрос Nature, который требовал публикации где-нибудь еще, прежде, чем принимать работу от них. Все из-за совсем недавнего скандала с публикациями по сверхпроводимости, которые позднее оказались подлогом. Все это продолжается до сих пор, поэтому их можно понять.
В этой работе обнаружились, как говорят, намного более убедительные графики (к прошлым были претензии). Например, имеется резкое снижение теплоемкости, характерное для сверхпроводников, не объясняемое диамагнетизмом, которому некоторые приписывали частичную левитацию образца.
Во-вторых, во всю идут попытки повторить успех корейцев. Например, тут.
Ходят слухи, что тем же самым сейчас занимаются сотни китайских лабораторий.
В-третьих, история работы двух корейских ученых и публикации статей поистине достойна воплощения на экране.
1994 год, Чер Тонг-сик, глава департамента химии в Корейском университете публикует теорию одномерных высокотемпературных сверхпроводников.
Ли, один из наших героев, в 1995 году заканчивает обучение, его дипломная работа написана по теории сверхпроводников. В 1996 году он встречает Кима, химика-экспериментатора. Они начинают работать вместе и в 1999 году случайно получают небольшие количества своего чудо-проводника (отсюда и название LK-99).
В 2004 Ли и защищает диссертацию с работой по синтезу полимерных сверхпроводников. В том же году защищает докторскую и Ким. Оба являются учениками Чера.
Долго ли, коротко ли, парням надо зарабатывать на жизнь, они работают в не связанных с СП областях.
В 2008 году Ли создает стартап Qcenter, чтобы работать над сверхпроводниками. Оба совмещают работу в стартапе с основной.
Умирает Чер Тонг-сик, одним из его последних является желание, чтобы его ученики завершили его работу по сверхпроводникам.
К 2018 году у Ли и Кима набирается достаточно данных, чтобы получить финансирование для завершения своих исследований. Вместе с деньгами они получили Квана, "надсмотрщика", связанного с LG. Ли становится CEO, Кван CTO, Ким, как самый младший, директором по исследованиям.
К 2021 году они разобрались в процессе, надежно научились синтезировать свой чудо-проводник, получили несколько патентов. Начали писать научные статьи. В марте 2023 году подана заявка на международный патент.
Перед публикацией в англоязычном журнале заручились поддержкой работающего в Америке профессора из Кореи Хьюн-Така. Так настаивает на том, что нужны дополнительные тесты, но Ли и Ким боятся, что их обойдут, что Китай украдет их разработку и т. д.
22 числа, когда в Америке 2 часа ночи, Кван со своего аккаунта на Архиве постит первую работу, в которой соавторами указаны Ли, Ким и он сам.
Кто-то бьет тревогу, Так подрывается среди ночи, на скорую руку пилит собственную статью и в 6 утра публикует ее на Архиве. В ней он указывает авторами Ли, Кима, себя, еще троих. Квана среди соавторов он не указывает. В этой работе уже скрупулезно прописано, кто именно из них и за что именно отвечал.
Все это объясняет в том числе, почему работы были такие сырые, к чему многие высказывали претензии. В любви и на войне битве за Нобелевку все средства хороши.
Буду следить за событиями.
А давайте для начала дождёмся "скучных" лет?
Физики решили «проблему Фейнмана» об инвертированном разбрызгивателе. Ответ очевидный, а вот объяснение — нет
В какую сторону будет вращаться обычный садовый опрыскиватель, если поток жидкости в нем обернуть вспять? Ответ на этот вопрос выглядит абсолютно очевидным. И он всегда разный в зависимости от степени понимания отвечающим физики протекающих процессов. Поэтому неудивительно, что загадка об инвертированном разбрызгивателе занимала лучшие умы человечества многие десятилетия. К счастью, американские ученые наконец-то теоретически и экспериментально обосновали по-настоящему правильное ее решение.
Разбрызгиватель, работающий в инвертированном режиме (вода движется к центру устройства через трубки-сопла внутрь). Хорошо видны формирующиеся внутри него вихри разного размера и направления
Для начала стоит упомянуть, что проблема инвертированного разбрызгивателя — наглядная иллюстрация закона Стиглера: Ричард Фейнман лишь популяризовал загадку, но сформулировал ее далеко не первым. Наиболее раннее упоминание этого теоретического вопроса встречается в труде The Science of Mechanics (1883 год) небезызвестного Эрнста Маха, именем которого названо число Маха. Экспериментальные попытки определить, в какую сторону будет вращаться инвертированный разбрызгиватель, стали предпринимать примерно с 1940-х годов.
Имя Фейнмана с этой задачей связано следующим образом. Во-первых, когда он услышал обсуждение проблемы инвертированного разбрызгивателя (как раз в 1940-е) коллегами-аспирантами, предложил провести эксперимент. И не где-нибудь, а в помещении циклотрона Принстонского университета. Опыт закончился феерично: задействованный в процессе стеклянный бак разорвало от избыточного давления. Результат оказался спорным, разбрызгиватель сначала немного дернулся вокруг своей оси, а затем замер и больше не двигался. Хотя вода через него продолжила проходить.
Во-вторых, именно Фейнман познакомил широкую публику с проблемой инвертированного разбрызгивателя. Она упоминается в его автобиографической книге «Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман» (1985 год). Хотя в среде популяризаторов науки и ученых эта задача и ранее ассоциировалась с его фамилией, чем гениальный физик явно не был доволен. Он справедливо указывал, что лавры первооткрывателя принадлежат не ему, а Маху.
60-дюймовый циклотрон в Лаборатории радиации им. Лоуренса Калифорнийского университета в Беркли
Упрощенно суть проблемы заключается в следующем. Полностью погрузим садовый S-образный вращающийся разбрызгиватель в большую емкость и попробуем откачать через него воду. В какую сторону будет вращаться разбрызгиватель и будет ли он это делать вообще? Возможных решений три:
1 - Он будет вращаться в сторону, противоположную «обычному» режиму разбрызгивания: вода же всасывается, следовательно, на срезе сопел возникает разрежение. Это объяснение наименее полное с точки зрения физики, но интуитивно кажется самым логичным.
1 - Он будет вращаться в сторону, противоположную «обычному» режиму разбрызгивания: вода же всасывается, следовательно, на срезе сопел возникает разрежение. Это объяснение наименее полное с точки зрения физики, но интуитивно кажется самым логичным.
2 - Он будет вращаться в ту же сторону, что и «обычный» разбрызгиватель: увлекаемая в него вода передает часть крутящего момента на изгибающееся сопло. Этот вариант требует как можно меньшего трения во всех вращающихся деталях разбрызгивателя.
3 - Он останется на месте: сила реакции сопла, всасывающего воду, уравновешивается моментом, который вода передает изгибу внутри сопла. С точки зрения большинства изучавших проблему ученых, это наиболее правильный вариант.
Разбрызгиватель, работающий в режиме обычного опрыскивателя (вода движется от центра устройства через трубки-сопла наружу)
На протяжении последнего полувека различные исследователи проводили эксперименты, чтобы определить, какой из этих вариантов соответствует действительности. Но результаты были всегда неоднозначные. Даже в тех случаях, когда трение движущихся частей разбрызгивателя удавалось снизить практически полностью, он либо стоял на месте, либо едва заметно вращался в противоположную сторону. Полноценного ответа найти не получалось.
За решение эпохальной задачи взялась лаборатория прикладной математики Курантовского института математических наук (NYU Courant: Institute) — независимого подразделения Нью-Йоркского университета. В ней уже не раз отвечали на животрепещущие вопросы «жизни, Вселенной и вообще»: в 2018 году нашли рецепт идеальных мыльных пузырей, в 2021-м объяснили формирование загадочных каменных лесов, а в 2022-м изучили нюансы аэродинамики планеров с тончайшими крыльями (что позволяет делать самые эффективные бумажные самолетики). Новая научная работа плодотворной исследовательской организации опубликована в рецензируемом журнале Physical Review Letters.
Чтобы во всех деталях изучить происходящее с инвертированным разбрызгивателем, ученым пришлось попотеть. Сначала они создали наиболее полную модель устройства, провели все необходимые вычисления и рассчитали разные варианты развития событий в эксперименте. Для опыта исследователи собрали такую установку, в которой не только минимизировано трение, но и устранены возможные возмущения от потоков жидкости вокруг самого разбрызгивателя.
Во время эксперимента использовали не обычную воду — в нее добавили отражающие микрочастицы, которые ярко светились в лучах подсвечивающего лазера. Так получилось наглядно увидеть поток жидкости и все возникающие в нем турбулентности. Результатом экспериментов и моделирования стала удивительная картина: инвертированный разбрызгиватель действительно будет крутиться в сторону, противоположную «обычному» режиму работы. Только в 50 раз медленнее. Самое удивительное, что обнаружили исследователи: механизм этого вращения полностью идентичен таковому у «правильного», не инвертированного разбрызгивателя. И его секрет кроется в том, что происходит внутри устройства.
Схема эксперимента: (a) — разбрызгиватель в разрезе (он способен работать и в обычном и в инвертированном режиме); (b) — чертеж всей установки; (c) — иллюстрация, показывающая метод визуализации турбулентных потоков (в плоскости трубок-сопел работает «лазерная завеса», которая подсвечивает отражающие микрочастицы, двигающиеся вместе с водой)
Дело в том, что при всасывании воды, трубки-сопла тоже формируют струи, только не снаружи разбрызгивателя, а внутри. Даже если они расположены строго на противоположных сторонах кольца и оси их параллельны, получившиеся струи не обязательно столкнутся в центре. Ведь сопла изгибаются, меняют направление движения воды, а она, в свою очередь, получает от этого дополнительный импульс. И когда покидает трубку, часть этого импульса заставляет поток отклоняться от прямолинейной траектории.
В результате внутри разбрызгивателя возникает несколько вихрей, вращающихся в противоположные стороны. Но их размер, а вместе с тем скорость и объем вовлеченной воды, не одинаковый. Это приводит к неравномерному распределению момента силы в разных направлениях. И устройство вращается.
Вывод исследования можно кратко сформулировать так: будет ли фейнмановский разбрызгиватель вращаться и если да, то в какую сторону, — в первую очередь зависит от внутренней геометрии этого разбрызгивателя. В общем случае он будет едва заметно вращаться в обратную сторону, но если трение в его деталях велико, то это движение зафиксировать трудно.
Статья спизжена отсюда
Вода выливается из трубочек и вращает штуковину.
Вопрос: Что будет, если воду в штуковину вливать?
Самый наивный ответ предполагает, что штуковина будет вращаться в обратную сторону.
На самом деле штуковина действительно вращается в обратную сторону, но не просто так, а из-за сложных физических явлений.
Вопрос: Что будет, если воду в штуковину вливать?
Самый наивный ответ предполагает, что штуковина будет вращаться в обратную сторону.
На самом деле штуковина действительно вращается в обратную сторону, но не просто так, а из-за сложных физических явлений.
Здесь мы собираем самые интересные картинки, арты, комиксы, мемасики по теме физика в жизне (+1000 постов - физика в жизне)
Наши любимые теги
Топ комментов
А бывает, комменты лучше постов. Смотрим топ тредов и вникаем!
Очень хотелось бы застать открытие нового способа конвертации энергии