#закадром

На днях мы получили уведомление о внесении нашей платформы Видеоэнциколопедия GetAClass «Физика в опытах и экспериментах» в реестр программного обеспечения за регистрационным номером №2026610168 от 13.01.2026.

Это небольшой, но важный шаг по дороге в школы к учителям и ученикам!

#физика

Сегодня мы поговорим о процессах зарядки и разрядки конденсатора. Обычные конденсаторы заряжаются очень быстро, поэтому мы собрали батарею из пяти суперконденсаторов общей ёмкостью 2 фарада, соединили её последовательно с лампой накаливания и подали на эту цепь напряжение. Сначала лампа горит ярко, а затем всё слабее и слабее, но даже когда лампа совсем погасла, по цепи течёт ток, который становится всё меньше и меньше, так что конденсаторы продолжают заряжаться.

Качественное объяснение здесь простое. Сначала конденсаторы не заряжены, и всё напряжение падает на лампе, через неё течёт большой ток, и она ярко светится. Но заряд конденсаторов постепенно растёт, и на них падает всё большая часть полного напряжения, а на лампе напряжение уменьшается, соответственно уменьшается ток в цепи. Лампа светится всё слабее, и конденсаторы заряжаются всё медленнее.

Сопротивление лампы накаливания сильно зависит от температуры, поэтому вместо неё в следующих опытах применялся резистор с постоянным сопротивлением 100 Ом и обычный конденсатор ёмкостью 1 микрофарад. Мы составили и решили дифференциальное уравнение для такой цепи и получили, что характерное время зарядки и разрядки конденсатора RC пропорционально сопротивлению резистора R и ёмкости конденсатора С: чем больше сопротивление, тем меньше ток зарядки, и чем больше ёмкость, тем больший заряд нужно накопить, чтобы достичь того же напряжения. За характерное время RC конденсатор успевает зарядиться примерно на 60%, и для обычного конденсатора это время составило 0,0001 секунды, а для батареи суперконденсаторов — целых 6 секунд!

Соединим суперконденсаторы не последовательно, а параллельно. Теперь их суммарная ёмкость увеличилась до 50 фарад, и такая батарея может очень долго поддерживать свечение светодиода. Но почему мы всё-таки называем такие устройства суперконденсаторами, а не аккумуляторами? Есть ли здесь принципиальная разница?

Смотрите наш новый ролик «Зарядка конденсатора», размышляйте вместе с нами и не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно посмотреть выпуск «Зарядка конденсатора» на удобной для вас платформе.

[Поддержите нас]

#физика

На следующей неделе мы опубликуем ролик, в котором изучим движение шарика, запущенного в вихревую копилку. Раструб копилки расходится по экспоненте, и оказывается, что скорость шарика при постепенном спуске в него остаётся приблизительно постоянной.

Если вы хотите увидеть выпуск «Вихревая копилка» уже сейчас, приглашаем на нашу платформу в Boosty.

[Поддержите нас]

#physics
#физика

Сегодня мы расскажем об адиабатических инвариантах — физических величинах, которые сохраняются с высокой степенью точности при достаточно медленных изменениях параметров системы, которая совершает почти периодические движения.

Запустим груз обычного нитяного маятника так, чтобы он вращался по окружности, и будем медленно уменьшать длину нити получившегося конического маятника с помощью электромотора. При этом увеличивается не только частота вращения, но и угол отклонения нити. При движении конического маятника момент импульса груза сохраняется, и радиус описываемой грузом окружности оказывается пропорционален корню четвёртой степени из его длины. Этот вывод подтверждается экспериментом, пока углы отклонения нити не становятся слишком большими.

Теперь запустим маятник в обычном режиме колебаний в одной плоскости, угловая частота при этом остаётся той же самой. Чтобы избавиться от влияния трения и силы сопротивления воздуха, мы промоделировали колебания маятника в программе «Живая физика», и с уменьшением длины подвеса амплитуда колебаний опять увеличивалась пропорционален корню четвёртой степени из длины.

Моделирование позволяет сделать то, что в натурном эксперименте реализовать весьма затруднительно, и мы посмотрели, как изменяются колебания пружинного маятника, если медленно увеличивать жёсткость пружины. Траектория маятника на фазовой плоскости представляет собой эллипс, и с ростом жёсткости диаметр эллипса по координате медленно уменьшается, а диаметр эллипса по скорости медленно увеличивается, при этом произведение диаметров, а значит и площадь эллипса, практически не меняется.

И вот оказывается, что для всех трёх маятников при медленном по сравнению с периодом колебаний изменении параметров площадь их фазовых портретов приближённо сохраняется — это и есть адиабатические инварианты этих систем.

Чтобы понять, как сюда попал из термодинамики термин «адиабатический», рассмотрим совсем простую систему: одномерный газ, состоящий из одной частицы, которая летает с постоянной по величине скоростью между двумя стенками и упруго отскакивает от них. Фазовым портретом такой частицы является прямоугольник. Если теперь медленно уменьшать расстояние между стенками с постоянной скоростью, форма прямоугольника на фазовой плоскости будет меняться, но его площадь останется прежней. При таком адиабатическом сжатии скорость частицы растёт обратно пропорционально расстоянию между стенками, а создаваемое ею давление — обратно пропорционально кубу этого расстояния.

У заряженной частицы, вращающейся в магнитном поле, тоже есть адиабатический инвариант, и это снова момент импульса. Параметром для ларморовский радиуса вращения частицы является величина магнитного поля, так же как для конического маятника — его длина.

А ещё надо заметить, что адиабатические инварианты вышли на передний план в квазиклассической квантовой теории, которую разрабатывал Нильс Бор. Но нельзя объять необъятного, так что все милые сердцу подробности вы сможете узнать, посмотрев наш новый англоязычный ролик What is an adiabatic invariant? И не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно посмотреть русскоязычный выпуск «Что такое адиабатический инвариант?» на различных платформах.

[Поддержите нас]

#события
#закадром
#щетников

Сегодня свой день рождения отмечает Андрей Щетников — автор и ведущий роликов по физике и математике проекта GetAClass, поэт, переводчик и глубокий мыслитель. Наша команда от всей души поздравляет Андрея с этим праздником!

Искренне благодарим за бесценный вклад в просвещение, за умение сочетать научную строгость с поэтичностью и за создание удивительного и полезного контента. Желаем неиссякаемого вдохновения и новых творческих высот. С Днём рождения!

#физика

Наш сегодняшний ролик посвящён физике забавного устройства — вихревой копилки, которая состоит из двух соединённых вместе одинаковых воронок и своей формой напоминает песочные часы. Запустим в копилку монетку со специальной горки с жёлобом, и монетка вместо того, чтобы сразу упасть вниз, катится по стенке воронки, совершает больше десятка оборотов и при этом медленно спускается вниз и приятно жужжит. Но почему же монетка не падает и вращается так долго? И зачем нужна горка для её запуска?

Чтобы выяснить это, мы заменили горку на длинную прозрачную пластиковую трубку и перешли к запуску стальных шаров. Если шар катится со слишком большой высоты, шарик разгоняется до большой скорости, делает половину оборота и вылетает из копилки, а при пуске с малой высоты шарик быстро спускается по воронке вниз и вращается только в её узкой части. Так что должна быть оптимальная скорость запуска, и для монет она достигается с помощью горки со специально подобранной высотой.

В простейшей модели шарик можно считать материальной точкой, которая при отсутствии потерь энергии может вращаться по круговой орбите, не меняя своей высоты. На шарик действует сила реакции опоры, которая направлена перпендикулярно к наклонной поверхности воронки, так что вертикальная компонента силы реакции в точности компенсирует силу тяжести, а горизонтальная обеспечивать центростремительное ускорение.

Отсюда получаем значение скорости вращения для данного радиуса и соответствующего угла наклона воронки. Этот угол зависит от радиуса воронки, и нам пришлось оцифровать её профиль. Оказалось, что воронка с увеличением высоты расширяется по экспоненте, как хороший акустический рупор! Для такого профиля скорость шарика на любой круговой орбите не зависит от радиуса, и для нашей вихревой копилки составляет 93 см/с.

Мы сняли движение шарика сверху и трассировали его. А что при этом получилось, почему момент импульса шарика не сохраняется и как с помощью копилки можно моделировать движение планет вокруг Солнца, вы узнаете из нашего нового ролика «Вихревая копилка»! Смотрите, размышляйте вместе с нами и не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно посмотреть выпуск «Вихревая копилка» на удобной для вас платформе.

[Поддержите нас]

#закадром

К нам часто обращаются с предложением обсудить какую-нибудь «прорывную» идею, типа «как сделать вечный двигатель» или «как разогнать материальное тело до сверхсветовой скорости».

Так как такие обращения носят системный характер, то считаем важным объяснить, почему мы не готовы обсуждать подобные идеи (при всем уважением к энтузиазму предлагающих).

Мы убеждены, что существование некоторых «штук» в нашем мире - попросту невозможно. Например, мы убеждены, что вечный двигатель невозможен и что материальное тело не может двигаться со скоростью, превышающей скорость света.

На чем основывается наше убеждение?

На знании довольно сложной и самосогласованной картины физического мира, обладающей практической предсказательной силой, и на собственном опыте проверки и применения ее для решения самых разных задач.

В основе нашей картины физического мира лежит некоторые число утверждений (математики бы сказали - аксиом) и стройная логика, связывающая одни ее части с другими. Например, из утверждения об однородности времени (инвариантности физических законов относительно сдвига во времени) следует закон сохранения энергии, что доказывается теоремой Нётер. И так далее.

Освоение такой картины физического мира, позволившей человечеству создать все то, что у него сейчас есть - паровые машины, двигатели внутреннего сгорания, атомные станции, невероятно сложные инструменты для научных исследований, средства связи, полеты в космос, искусственной интеллект и прочее - процесс трудоемкий и требующий немалых интеллектуальных усилий и дисциплины.

На стандартный вопрос типа «а вы сами-то экспериментально проверяли, что энергия сохраняется в таком-то процессе?» мы часто отвечаем «нет, выполнение закона сохранения энергии именно в этом процессе мы не проверяли, но нам достаточно того, что если бы он здесь не выполнялся, то это бы вошло в противоречие с результатами, которые мы получили в другом эксперименте или с еще какими-то результатами, получеными до нас».

Другое наше убеждение: человек, не получивший хорошего образования и не освоивший современный научный метод, практически никогда не сможет картину физического мира усвоить, дополнить и тем более не сможет предложить чего-то, что произведет революцию в науке и инженерии.

Ну это как ожидать от человека, никогда не игравшего на скрипке, что он вдруг возьмет ее в руки и превзойдет Паганини, поразив слушателей красотой исполнения.

Отличие наивных идей неквалифицированных энтузиастов физики типа «способа разогнать материальное тело до скорости, превышающей скорость света» от игры на скрипке в том, что неумение человека играть на скрипке очевидно подавляющему числу слушателей.

А вот тот факт, что даже наивную идею, касающуюся научной картины мира, способны оценить только достаточно квалифицированные специалисты, порождает одну из теорий заговоров, часть которой можно сформулировать примерно так: «мировое правительство контролирует науку и ученых, знает правду, но не говорит ее, оболванивает обывателей в своих корыстных целях, а еще и лобби всякие, типа нефтяных, подтверждением чему - их отказ обсуждать с нами очевидно правильные и прорывные идеи, способные осчастливить человечество».

Право каждого - поверить нам или нет, но это не соответствует действительности. Мы не готовы тратить время на обсуждение наивных «прорывных» идей от неквалифицированных энтузиастов исключительно потому, что считаем вероятность наличия в них здравого и хоть сколько-то практически полезного зерна пренебрежимо малой. Времени всей нашей жизни не хватит на то, чтобы проанализировать даже малую часть таких предложений, а вероятность извлечения пользы - стремится к нулю быстрее, чем вероятность того, что человек, впервые взявший в руки скрипку превзойдет Паганини.

Можем ли мы ошибаться и могут ли наши убеждения оказаться ложными? Да. Могут ли быть прорывы в физике и в научной картине мира? Да. Готовы ли мы обсуждать перемещение материальных тел со скоростью, превышающей скорость света и вечные двигатели с неквалифицированными энтузиастами? В соответствии со всем вышесказанным - нет.

P.S. На возможный вопрос предлагающего «прорывную» идею «откуда вы знаете, что я любитель, а не профессионал?», мы отвечаем анектодом: «Есть известная байка про Алехина (в бытность его чемпионом мира). Некий случайный знакомый на курорте предложил ему сгонять партейку в шахматы. Алехин согласился, но при расстановке фигур сразу убрал одну свою ладью. Партнер возмутился: как же так? Вы меня совсем не знаете - и даете мне ладью форы? На что Алехин ответил: если бы я не мог вам дать ладью форы, я бы вас знал».

P.P.S. У нас есть ролик, в котором мы касаемся темы вечных двигателей и историй их изобретателей.

P.P.P.S. Про то, что находится на переднем крае науки, мы время от времени делаем программы с профессиональными исследователями. Вот например, программа с профессором института Вейцмана Григорием Фальковичем. А вот программа с директором института теоретической физики имени Ландау - Игорем Колоколовым.

#физика

Тейлоровский пузырь — это длинный пузырь, всплывающий вверх по вертикальной трубе, заполненной жидкостью. Вода обтекает такой пузырь и стекает вниз по стенкам, а воздух поднимается по трубе вверх. Мы разбираемся, как скорость всплытия тейлоровского пузыря зависит от радиуса трубы и других параметров.

На следующей неделе мы опубликуем ролик «Удивительные тейлоровские пузыри». Если вы хотите увидеть этот выпуск уже сейчас, приглашаем на нашу платформу в Boosty.

[Поддержите нас]

#physics
#физика

Сделаем опыт с воздушным огнивом, толстостенным прозрачным цилиндром из оргстекла, в который вставлен плотно прилегающий к стенкам поршень. Поместим в цилиндр маленькую прядь расправленной ваты, резко ударим рукой по поршню — и вата на мгновение вспыхивает! Воздух при таком быстром сжатии нагрелся до нескольких сотен градусов и не успел отдать тепло стенкам цилиндра.

Молекулярно-кинетическая теория так объясняет нагрев газа: когда молекула сталкивается с движущимся ей навстречу поршнем, она увеличивает свою скорость, а тем самым и кинетическую энергию. Эта добавочная энергия уже за счёт столкновений между молекулами постепенно перераспределяется между ними, средняя энергия молекул растёт, а значит температура газа повышается.

Кстати, о том, как нагревается при сжатии одномерный одноатомный газ, состоящий всего из одной молекулы, мы подробно рассказали в ролике «Что такое адиабатический инвариант?»

С макроскопической точки зрения работа, затраченная на сжатие газа, полностью идёт на увеличение его внутренней энергии, если можно пренебречь теплообменом газа с окружающей средой. Для этого сжатие должно происходить достаточно быстро, и такой процесс называется адиабатическим.

Главным применением адиабатического сжатия является предварительный нагрев воздуха в различных тепловых двигателях. В дизельном двигателе внутреннего сгорания воздух нагревается до такой температуры, что топливо воспламеняется само, а в бензиновом двигателе степень сжатия меньше, и топливную смесь приходится зажигать с помощью свечи.

Понятно, что в обратном процессе адиабатического расширения газ должен охлаждаться, и мы демонстрируем это, прокалывая шурупом баллончик со сжатым углекислым газом. Термодатчик показывает, что в струе расширяющегося газа температура шурупа понижается до –40°С. Процесс адиабатического расширения хладагента используется для получения низких температур и в обычном холодильнике.

А теперь возьмём воздушный шарик и резко растянем его над бесконтактным термодатчиком — и температура резины неожиданно увеличивается на 12°! Подождём, пока резина охладится до комнатной температуры, и теперь при быстром сокращении её температура падает на те же 12°. Получается, что резина ведёт себя совсем не так, как газ: при растяжении нагревается, а при обратном сжатии охлаждается. Это связано с необычным строением резины, которая состоит из множества переплетённых между собой макромолекул каучука длиной в несколько десятков тысяч звеньев, при этом звенья каждой молекулы находятся в непрерывном тепловом движении. И нам удалось с помощью простой механической модели продемонстрировать, как за счёт работы, совершаемой при растяжении резины, увеличивается кинетическая энергия молекул и тем самым температура резины в целом.

А ещё из нашего нового англоязычного ролика Adiabatic heating and cooling вы узнаете об уравнении адиабаты и о том, какие опыты по адиабатическому сжатию и расширению воздуха можно сделать с помощью автомобильного насоса и пятилитровой пластиковой бутылки. Смотрите и не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылка можно посмотреть русскоязычный выпуск «Адиабатический нагрев и охлаждение» на различных платформах.

[Поддержите нас]

#закадром
#отчет

Публикуем новый отчёт о полученных донатах и проделанной работе.

Бюджет (январь 2026)

В январе регулярными платежами и разовыми донатами мы получили 54 275 рублей. Огромное вам спасибо! Ваши донаты помогают нам создавать образовательные материалы и делать знания доступнее.

100 000 рублей нам предоставил наш замечательный партнёр — Узловский молочный комбинат.

Ещё 100 000 рублей составил рекламный бюджет по продвижению Физического Факультета Новосибирского Государственного Университета.

Наши затраты составили 609 639 рублей. Недостающую сумму нам предоставили основатели проекта и компания CityAir.

Результаты (январь 2026)

1) Четыре новых ролика по физике:

Яблоко Ньютона
Вихрь в магнитной мешалке
Зарядка конденсатора
Вихревая копилка

2) Пять роликов на английском языке:

Rotation paradoxes
LEDs and capacitor
Phase plane
What is an adiabatic invariant?
Adiabatic heating and cooling

3) Провели небольшую стратегическую сессию – не только и не столько про ролики, сколько про цели и задачи проекта на 2026 год.

4) Получили уведомление о внесении нашей платформы Видеоэнциколопедия GetAClass «Физика в опытах и экспериментах» в реестр программного обеспечения.

5) Приняли участие в судейской бригаде Сибирского турнира юных физиков 2026.

Немного статистики

Самым популярным роликом англоязычного канала в январе стал выпуск Rotation paradoxes — его с момента публикации посмотрело более 48,5 тысяч зрителей на YouTube. Наш основной канал отметился short-роликом «Загадочное тёмное пятно». Это задача-демонстрация олимпиады «Твой путь в настоящую науку», которую проводит физический факультет Новосибирского государственного университета — его увидело более 105 тысяч зрителей. Движемся дальше!

[Поддержите нас]

#физика

Мы взяли узкую прозрачную пластиковую трубу длиной 1 метр с заглушкой на одном конце, наполнили большую её часть водой и закрыли второй конец. Перевернём трубу, и длинный воздушный пузырь неспешно поднимается вверх. На глаз его движение выглядит равномерным, и скоростная съёмка подтверждает это предположение. Такие пузыри называются тейлоровскими в честь английского гидродинамика Джеффри Тейлора, который одним из первых их исследовал. Тейлоровские пузыри возникают при бурении скважин, когда нефть поднимается вместе с попутным газом, в теплообменниках и химических реакторах. В таком режиме скорость течения жидкости существенно изменяется, и это необходимо учитывать.

После школьного курса физики кажется очевидным, что пузырь поднимается благодаря действию архимедовой силы. Она уравновешивается силой лобового сопротивления, вот пузырь и движется равномерно. Но выталкивающая сила возникает за счёт того, что гидростатическое давление растёт с глубиной, и результирующая сила давления, действующая на поверхность тела, направлена вверх. А пузырь — это очень странное тело: его масса очень мала, а давление воздуха внутри него и на его поверхности всюду одно и то же. И возникает сомнение, можно ли вообще говорить, что на пузырь действует сила Архимеда, выяснению этого вопроса мы посвятили весёлый ролик «Парадокс всплывающего пузыря». Однако сделаем такой опыт: вынем одну из пробок, заполним водой всю трубу целиком и зажмём ладонью открытый конец. А теперь перевернём трубу, отпустим ладонь, и граница раздела воды и воздуха поднимается с той же скоростью, что и пузырь! Здесь говорить о силе Архимеда точно не уместно, и нам приходится менять модель.

Будем смотреть не на воздух, а на воду. Под действием силы тяжести вода разгоняется, обтекая округлую «голову» пузыря, тонким слоем стекает по стенкам трубы и собирается в «хвосте». И вот за счёт этого постепенного перемещения воды пузырь и поднимается вверх. Осталось оценить скорость его всплывания с помощью метода размерностей и проверить на опыте правильность полученной формулы для трубок разного диаметра. И тут всё оказалось не так просто. А ещё в конце нашего нового ролика «Удивительные тейлоровские пузыри» вы увидите эксперимент, результат которого кажется весьма неожиданным! Смотрите, размышляйте вместе с нами и не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно посмотреть выпуск «Удивительные тейлоровские пузыри» на удобной для вас платформе.

[Поддержите нас]

#закадром

Мы внутри команды обсуждаем то, как ИИ (LLM) может повлиять на процесс образования и как нам его использовать для достижения нашей цели по увеличению числа людей, умеющих «думать и делать».

Давайте вместе поговорим об этом и поспорим! На этом этапе нам будут полезны любые содержательные обсуждения и идеи.

Тезисы, вокруг которых можно построить обсуждение в комментариях:

- Хороший ИИ / LLM уже может давать неплохие ответы на любые разумные вопросы ученика, подстраиваясь под него.

- Кажется, что для того, чтобы ответы от ИИ / LLM были бы еще более релевантными и точными, нам нужно создавать RAG методы / формировать RAG файлы.

- Если ученик хочет разобраться / учиться, то у него уже есть способ это сделать, даже если под рукой нет учителя, но есть ИИ / LLM. Поэтому, главный вопрос - как сделать так, чтобы ученик захотел разобраться / учиться?

P.S. Иллюстрация сгенерирована силами ChatGPT и содержит опечатку - что тоже своего рода иллюстрация ))