#physics
#физика

Прототип компаса был описан ещё в III веке до нашей эры в трактате китайского философа Хань Фэя. Этот прибор представлял собой выточенную из природного магнетита ложку с тонким черенком и гладким основанием и назывался сынань — «ведающий югом». Ложку приводили во вращение, и когда она останавливалась, черенок всегда указывал на юг. Правда, ошибка составляла до 15°, поэтому такое устройство использовалось в основном для гаданий и соблюдения фэншуй. А компас для морской навигации в виде намагниченной иглы, плавающей на кусочке пробки в сосуде с водой, был описан в книгах китайских учёных только в XI веке.

Но почему стрелка компаса разворачивается по направлению север-юг? Первый научный ответ на этот вопрос дал в 1600 году английский врач и физик Уильям Гильберт в своём трактате «О магните, магнитных телах и большом магните — Земле». Основная идея этой книги понятна из самого названия, а для её обоснования Гильберт изготовил большой шар из цельного куска магнетита и выяснил, что магнитная стрелка отклоняется на поверхности этой модели Земли точно так же, как ведёт себя стрелка компаса в разных точках земного шара. Гильберт открыл и магнитное наклонение: на экваторе магнитная стрелка лежала горизонтально, а по мере приближения к полюсам магнита она всё сильнее наклонялась и на самих полюсах вставала вертикально. Сегодня мы говорим, что на магнитных полюсах Земли есть только вертикальная компонента магнитного поля, поэтому компас там ничего не показывает.

Магнитное поле Земли невелико, и чтобы измерить его, мы построили установку, основой которой является рамка, на которую намотано 150 витков провода. Когда рамка вращается в вертикальном положении, горизонтальная компонента магнитного поля Земли создаёт переменный магнитный поток и наводит в витках ЭДС индукции. По амплитуде ЭДС можно рассчитать величину этой компоненты поля. А чтобы измерить вертикальную компоненту, нужно выставить ось рамки горизонтально по стрелке компаса и снова привести рамку во вращение.

Но как Земля вообще может создавать магнитное поле, ведь температура земной коры повышается с глубиной в среднем на 30°С на километр, а температура Кюри, при которой железо теряет свои магнитные свойства, составляет всего 780°С? Об этом и не только мы расскажем в нашем англоязычном ролике Earth's magnetic field. Смотрите, размышляйте вместе с нами и не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно посмотреть русскоязычный выпуск «Магнитное поле Земли» на удобной для вас платформе.

[Поддержите нас]

#физика

Сегодня наш ролик посвящён классическим законам трения. Наука о трении трибология получила своё название только в 1966 году, но экспериментальное изучение трения началось гораздо раньше: Леонардо да Винчи описал основные законы трения скольжения и конструкции различных подшипников качения ещё в 1493 году, однако его рукописи были случайно обнаружены в Мадридской национальной библиотеке спустя почти 500 лет — в том же 1966 году. Типичная судьба гения второго класса по Станиславу Лему — понимание его работ приходит спустя несколько столетий и не оказывает никакого влияния на развитие науки!

Поэтому историю трибологии правильнее начать с Гийома Амонтона, установившего в 1699 году три закона сухого трения: сила трения скольжения не зависит от площади и относительной скорости трущихся поверхностей и прямо пропорциональна силе нормального давления. Именно это мы узнаём из школьного курса физики. Амонтон измерил коэффициент трения для разных пар материалов и получил одно и то же значение 1/3 — сила трения скольжения в его опытах неизменно оказывалась в три раза меньше приложенной нагрузки. Вообще-то коэффициенты трения для разных пар несколько различаются, но Амонтон смазывал обе поверхности жиром, так что трение здесь можно считать сухим весьма условно. Согласно Амонтону трение возникает из-за того, что небольшие шероховатости одной поверхности зацепляются за шероховатости другой.

Кажется удивительным, что при одной и той же силе нормального давления сила трения не зависит от площади касания, и это утверждение вызвало недоверие у членов французской Академии, однако все проверки подтвердили его правильность. Можно объяснить это так: трущиеся поверхности соприкасаются отнюдь не всей своей площадью, а только немногими пятнами контакта. При уменьшении площади давление возрастает, поверхности сильнее прижимаются друг к другу, и количество пятен контакта на единицу площади увеличивается, но их общее число остаётся прежним.

В 1704 году ещё один замечательный французский учёный Антуан Паран опубликовал своё исследование о том, как надо учитывать силу трения в различных механизмах. Он ввёл представление об угле трения для тела на наклонной плоскости и конусе трения на горизонтальной плоскости. Будем увеличивать угол наклона плоскости, и при достижении угла трения тело начнёт по ней соскальзывать. Тангенс этого угла равен коэффициенту трения, так что мы получаем простой способ его измерения.

А в 1781 обширные исследования трения произвёл Шарль Огюстен Кулон. Он чётко разграничил силу трения покоя и силу трения скольжения, получил формулу для силы трения качения, а также обнаружил, что сила трения зависит от относительной скорости и времени контакта трущихся поверхностей. Кулон считал, что сила трения скольжения складывается из двух компонент: обнаруженного ещё Амонтоном зацепления, которое пропорционально нагрузке и не зависит от площади касания, и сцепленности, которая, напротив, не зависит от нагрузки, но пропорциональна площади касания — поверхности «прилипают» друг к другу. И об этом в школе уже не рассказывают.

В нашем новом ролике «Сила трения» мы повторяем многие опыты классиков трибологии, и вслед за знаменитым Леонардом Эйлером объясняем, почему сила трения растёт в геометрической прогрессии при увеличении числа оборотов каната вокруг столба. Смотрите, размышляйте вместе с нами и не забывайте ставить лайки!

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

[Поддержите нас]

#рекомендуем

Время от времени нам попадаются вполне содержательные каналы о науке, устройстве мира и прочем подобном. Вот делимся ссылкой на «Дебри Физики», с которым познакомились совсем недавно.

Это проект Юрия Трифонова, он долго занимался прикладной академической наукой, а теперь сместил фокус своего внимания на вопросы познания и философии. В своем канале он пишет о любопытных явлениях, экспериментах и исторических фактах, о которых не рассказывают в школе. Объясняет живым языком, но без упрощений.

#физика
#олимпиадаНГУ

Если в систему «гравитационного арбалета» включить упругую пружину или резиновое кольцо, энергия вылетающего снаряда заметно увеличивается. Объяснить это явление было предложено участникам олимпиады физического факультета НГУ «Твой путь в настоящую науку»!

Скоро на наших платформах будет опубликован ролик «Гравитационный арбалет». Если вы хотите посмотреть этот выпуск прямо сейчас, приглашаем на нашу платформу в Boosty.

P.S. Пройдите регистрацию на портале олимпиады и станьте ближе к миру знаний, новых открытий и перспектив! Онлайн-участие возможно из любой точки страны, для участия необходимо скачать задание в личном кабинете олимпиады.

[Поддержите нас]

#physics
#физика

Мы взяли кусок стальной проволоки, прикрутили к его концам две медные проволоки и замкнули цепь через вольтметр. Одну скрутку опустили в холодную воду, а другую нагрели пламенем свечи, и вольтметр показал напряжение в 1 милливольт. Заменим пару медь и сталь на сплавы хромель и алюмель, и теперь напряжение заметно больше — 20 милливольт, а сила тока — 17 миллиампер. КПД металлических термопар много меньше 1%, поэтому они обычно используются только для точного измерения температуры.

Силу тока термопары можно увеличить до нескольких ампер, если уменьшить сопротивление цепи. Мы изогнули медную трубку длинной петлёй и закоротили несколькими витками константановой проволоки, по расчёту сопротивление такой цепи составляет порядка 0,001 Ом. Внутри петли поместили магнитную стрелку и расположили установку вдоль направления магнитного поля Земли. Когда один конец трубки нагревался пламенем газовой горелки, протекающий по трубке ток отклонял магнитную стрелку на большой угол, это означает, что создаваемое током поле существенно больше горизонтальной компоненты магнитного поля Земли, и сила тока составляет порядка 5 ампер.

Именно это явление отклонения магнитной стрелки термопарой открыл в 1821 году немецкий учёный Томас Иоганн Зеебек и назвал его термомагнитным эффектом, но поскольку магнитное поле создаётся электрическим током, в учебники он вошёл как термоэлектрический эффект или эффект Зеебека. Интересно, что впервые это явление наблюдал ещё в 1794 году Алессандро Вольта в своих опытах с лягушачьими лапками.

Термоэлектрический эффект создаётся несколькими различными процессами. Первый — это термодиффузия электронов от горячего конца металла к холодному. Мощности таких диффузионных «насосов» у металлов термопары различаются, поэтому, хотя два «насоса» и включены навстречу друг другу, ток в цепи оказывается ненулевым. Второй процесс связан с контактной разностью потенциалов на стыке двух металлов, которая слабо зависит от температуры, поэтому мощности включенных навстречу друг другу контактных «насосов» на двух спаях термопары также несколько различаются. И это тоже даёт вклад в создание термотока.

Гораздо сильнее, чем в металлах, проявляет себя термоэлектрический эффект в термопарах, собранных из полупроводников. Связано это с тем, что при нагреве в полупроводниках очень быстро растёт концентрация носителей заряда. Если собрать термопару из полупроводников с носителями разных типов, то диффузионные «насосы» гонят их по кольцу в одну сторону и помогают, а не мешают друг другу, как в металлах. И вот батарея из 127 элементов-термопар, соединённых последовательно, выдаёт напряжение больше 1 В при разности температур меньше ста градусов и обеспечивает вращение небольшого электродвигателя.

А обо всех остальных милых сердцу подробностях вы узнаете из нашего англоязычного ролика Thermocouple and Seebeck effect смотрите и не забывайте ставить лайки!

P.S. По данной ссылке можно посмотреть русскоязычный выпуск «Термопара и эффект Зеебека» на удобной платформе.

[Поддержите нас]

#физика
#олимпиадаНГУ

Сегодняшний ролик посвящён ещё одной замечательной задаче-демонстрации олимпиады «Твой путь в настоящую науку», которую проводит физический факультет Новосибирского государственного университета. Эта задача предлагалась участникам олимпиады в 2011 году, и вот какому явлению здесь нужно дать качественное объяснение.

Закрепим один конец нити, перекинем её через блок и привяжем к другому концу массивный груз. Под действием веса этого груза нить натягивается горизонтально и играет роль тетивы. Зацепим лёгкий крючок за середину нити, отведём её вниз и отпустим крючок. Он подлетает вверх всего на несколько сантиметров. А теперь внесём всего одно изменение — подвесим груз к нити через резинку. Повторяем опыт, и крючок подлетает вверх на целый метр! Почему же так сильно различается высота подъёма крючка?

Когда мы оттягиваем нить в опыте без резинки, груз поднимается, и его потенциальная энергия увеличивается. Нить практически нерастяжимая, и груз во время выстрела приходит в движение одновременно с крючком и нитью, поэтому крючку достаётся лишь небольшая часть запасённой потенциальной энергии, которая переходит в основном в кинетическую энергию груза.

Во втором опыте резинка растянута ещё до того, как мы оттянем нить, и в ней запасена дополнительная энергия упругой деформации. В момент выстрела резинка вытягивает нить и быстро разгоняет крючок, а массивный груз ещё не успевает прийти в движение. Теперь крючку достаётся вся потенциальная энергия упругой деформации резинки, вот он и вылетает с гораздо большей скоростью. Отметим, что в исходной постановке задачи груз подвешивался через пружину, и в замедленном воспроизведении хорошо видно, как в момент выстрела витки растянутой пружины полностью сжимаются. Нечто похожее происходит, если отпустить растянутую собственным весом пружину слинки.

И вот у нас есть правдоподобное объяснение явления, но оказывается, что всё совсем не так просто, а самое интересное только начинается, и об этом вы узнаете из нашего нового ролика «Гравитационный арбалет»! Смотрите, размышляйте вместе с нами и не забывайте ставить лайки!

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

[Поддержите нас]

#физика

Почему при трении двух тел из разных диэлектриков друг о друга электрические заряды переходят с одного тела на другое? Как при этом возникают потенциалы в десятки и даже сотни киловольт? Как происходит разделение зарядов внутри грозового облака?

На следующей неделе мы опубликуем ролик для школьников «Загадки электризации трением», в котором подробно отвечаем на все эти вопросы.

Если вы хотите посмотреть этот выпуск прямо сейчас, приглашаем на нашу платформу в Boosty.

[Поддержите нас]

#physics
#физика

Наш новый англоязычный ролик посвящён физическим принципам работы асинхронного двигателя переменного тока. Сделаем простой опыт: поставим медную полосу почти отвесно, положим на неё неодимовый магнит и отпустим его. Вместо того, чтобы сразу упасть, магнит медленно сползает по полосе, и дело здесь не в силе трения. Когда магнит движется, в меди наводятся вихревые токи Фуко, они создают своё собственное магнитное поле, которое и тормозит магнит. Но тогда по третьему закону Ньютона на полосу действует такая же по величине и противоположно направленная сила, и её можно использовать для разгона ротора двигателя!

Для уменьшения трения положим дюралевую пластинку на пенопластовом плотике в воду, проведём над ней магнитом, и пластинка движется в ту же сторону, что и магнит. Чтобы это движение стало непрерывным, установим дюралевый диск на вертикальной оси и заставим вращаться магнит под краем диска с помощью электромотора. Диск увлекается магнитом и вращается с частотой, несколько меньшей частоты вращения магнита. И это понятно: вихревые токи Фуко наводятся в диске и приводят его в движение, преодолевая момент сил трения, только когда диск движется относительно магнита. Поэтому такой двигатель и называется асинхронным.

А теперь избавимся от вспомогательного электромотора и постоянного магнита и заменим их двумя параллельно включёнными электромагнитами. Один электромагнит запитаем напрямую, а второй — через конденсатор, ёмкость которого подобрана так, чтобы ток во втором электромагните опережал по фазе ток в первом электромагните на 90°. Переменные магнитные поля электромагнитов наводят в диске вихревые токи Фуко, которые отстают по фазе от токов в катушках на 90°. В результате ток в первом электромагните и индукционный ток, созданный вторым электромагнитом, всегда находятся в одной фазе и притягиваются друг к другу, а ток во втором электромагните и индукционный ток, созданный первым электромагнитом, всегда находятся в противофазе и отталкиваются друг от друга, и диск вращается в сторону электромагнита, запитанного напрямую.

Можно заставить вращаться диск и с помощью одного электромагнита, экранируя часть его сердечника с помощью медной пластины, — у нас получился электродвигатель с затенённым полюсом. А в большинстве промышленных асинхронных электродвигателей ротор приводится в движение вращающимся магнитным полем, которое создают обмотки статора.

И обо всём этом мы подробно рассказываем в нашем англоязычном ролике Induction Motors: The Basics of Physics in Plain Language. Смотрите, размышляйте вместе с нами и не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно посмотреть русскоязычный выпуск «Асинхронный двигатель: основы физики простыми словами» на наших альтернативных платформах.

[Поддержите нас]

#физика

Сегодня мы поговорим об электризации тел трением. Мы часто сталкиваемся с этим явлением в повседневной жизни, особенно зимой, когда влажность воздуха в квартире становится низкой — синтетический плед устраивает маленькую грозу, а если мы ходим в тапочках с резиновой подошвой, то получаем электрические разряды, прикасаясь к металлическим предметам.

Хотя школьный курс электростатики начинается с опытов по электризации трением, объяснить его механизм непросто. При электризации трением электроны переходят с одного тела на другое, поэтому одно тело заряжается отрицательно, а другое положительно. Мерой того, насколько сильно определённое вещество удерживает электроны, является работа выхода, которую надо совершить, чтобы вырвать электрон с поверхности тела. По величине этой работы можно выстроить все диэлектрики в ряд, который называется трибоэлектрическим. Чем больше работа выхода, тем сильнее удерживаются электроны, и такое вещество будет отбирать электроны у вещества с меньшей работой выхода и заряжаться отрицательно. Чтобы электроны перешли от одного тела к другому, их поверхности должны сблизиться на очень малые расстояния — порядка нескольких атомных размеров. И трение лишь увеличивает число точек контакта и облегчает электризацию, которая возможна и без всякого трения через простое соприкосновение тел.

Однако здесь появляется вопрос: характерная работа выхода электронов для диэлектриков составляет 4-6 электрон-вольт, а искровые разряды в воздухе происходят при напряжениях порядка десятков тысяч вольт. Как же возникают такие большие разности потенциалов?

И ещё. Грозовые облака заряжается электричеством из-за трения частиц льда друг о друга, об этом мы уже рассказывали в ролике «Атмосферное электричество». Но как возможна электризация при соприкосновении частиц, состоящих из одного и того же вещества?

Обо всём этом вы узнаете из нашего нового ролика «Электризация трением»! Смотрите, размышляйте вместе с нами и не забывайте ставить лайки!

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

[Поддержите нас]

#физика
#олимпиадаНГУ

Два стальных шара разной массы висят на подвесах равной длины, соприкасаясь друг с другом. Один из шаров отводят и наблюдают за последующими их соударениями.

Объяснить, что при этом происходит, было предложено участникам олимпиады физического факультета НГУ «Твой путь в настоящую науку».

Скоро на наших платформах будет опубликован ролик «Удар ещё удар». Если вы хотите посмотреть этот выпуск уже сейчас, приглашаем на нашу платформу в Boosty.

[Поддержите нас]

#physics
#физика

Для проведения экспериментов мы регулярно используем станцию PASCO и сегодня расскажем вам о её возможностях и покажем большой набор разнообразных датчиков, которые к ней можно подключать. В станции имеется генератор сигналов, именно он вышел из строя в нашей старушке, пережившей три ремонта и проработавшей больше 10 лет. А с новой станцией можно включить на полную мощность генератор механических колебаний и показать вам интересное физическое явление — фигуры Хладни.

Для этого мы закрепили на оси генератора квадратную пластинку из оргстекла и насыпали на неё немного песка. Включаем станцию и проходим диапазон частот от 100 до 5000 Гц. И вот на пластинке появляются правильные узоры, с увеличением частоты они перестраиваются и становятся всё сложнее и мельче. Хорошо видно, как в пучностях, где амплитуда колебаний велика, песчинки беспорядочно подлетают над пластинкой и постепенно перемещаются на узловые линии: там амплитуда колебаний равна нулю, и песчинки могут спокойно лежать и накапливаться. Получается очень наглядная картина колебаний пластинки.

Впервые это явление наблюдал Роберт Гук ещё в 1680 году. Он водил смычком по краю стеклянной пластины, и насыпанная на её поверхности мука собиралась вдоль узких линий. А систематически эти фигуры уже в конце XVIII века изучал немецкий физик Эрнст Хладни, в честь которого они и названы. Теория колебаний пластинок потребовала применения сложных математических методов, и они были разработаны только в начале XX века швейцарским физиком-теоретиком Вальтером Ритцем.

Смотрите наш англоязычный ролик Chladni figures наслаждайтесь красотой физики и не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно посмотреть русскоязычный выпуск «Распаковка станции и фигуры Хладни» на удобной платформе.

[Поддержите нас]

#закадром
#перекличка

Дорогие наши подписчики!

Мы уже несколько раз проводили различные «переклички» для того, чтобы понять, кто мы и как-то познакомиться.

Вот последняя из таких «перекличек», она содержит ссылку на предпоследнюю, а та — на предпредпоследнюю и так далее (это для фанатов, кому интересно покопаться в истории канала).

Теперь проведем еще одну — очень простую, о вашем возрасте. Выберете, пожалуйста, одно подходящее утверждение в анонимном опросе из следующего поста.

Спасибо!

#физика
#олимпиадаНГУ

Сегодня мы разберём ещё одну задачу-демонстрацию замечательной олимпиады «Твой путь в настоящую науку», которую проводит физический факультет Новосибирского государственного университета. Эта задача предлагалась участникам олимпиады в 2018 году, и вот какому явлению здесь нужно дать качественное объяснение.

Подвесим большой и малый стальные шары на нитях вплотную друг к другу так, чтобы их центры масс располагались на одном уровне. Отклоним меньший шар и отпустим его, и после первого удара шары разлетаются в разные стороны, а после второго массивный шар останавливается. Дальше процесс повторяется, и большой шар остаётся на месте после каждого чётного удара. Повторим опыт, но теперь отклоним и отпустим массивный шар. После первого удара шары двигаются в одну сторону, а после второго лёгкий шар останавливается. Затем всё повторяется, и после каждого чётного удара на месте остаётся меньший шар.

Чтобы объяснить результаты этих опытов, можно сделать расчёты на основе законов сохранения импульса и энергии, но мы обошлись совсем без формул! А ещё советуем посмотреть ролик «Христиан Гюйгенс и теория удара», вы получите большое удовольствие.

Смотрите наш новый ролик «Удар, ещё удар», радуйтесь красоте физики и не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно посмотреть выпуск «Удар, ещё удар» на удобной для вас платформе.

[Поддержите нас]

#закадром
#отчет

Публикуем новый отчёт о полученных донатах и проделанной работе.

Бюджет (март 2026)

В марте регулярными платежами и разовыми донатами мы получили 46 235 рублей. Благодаря вам мы можем позволить себе более сложные эксперименты, качественные съёмки и новые форматы. Каждый ваш вклад идёт прямо в производство контента — в прямом смысле помогает гореть лампочкам в нашей скромной студии и крутиться волчкам в кадре. Спасибо, что помогаете физике быть зрелищной!

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

Наши затраты составили 587 719 рублей. Недостающую сумму нам предоставили основатели проекта и компания CityAir.

Результаты (март 2026)

1) Пять новых роликов по физике:

Закон Джоуля-Ленца
Сила трения
Гравитационный арбалет
Электризация трением
Удар ещё удар

2) Четыре ролика на английском языке:

Earth's magnetic field
Thermocouple and Seebeck effect
Induction Motors: The Basics of Physics in Plain Language
Chladni figures

3) Совместно с командами ТЮФа отработали задачи «Кольцевой фонтан» и «Динамика упругих волн».

4) Провели исследование проблематики учителей по проектной деятельности.

Немного статистики

Наш основной канал отметился выпусками Гравитационный арбалет и Закон Джоуля-Ленца, каждый из них с момента публикации посмотрело более 15 тысяч зрителей на YouTube. А наш англоязычный канал отличился роликом Earth's magnetic field, а ещё неожиданно второе дыхание приобрёл фильм How does thyristor work?, его в марте посмотрело более 20 тысяч зрителей.

[Поддержите нас]

#физика
#тюф

Исследовать звук, который издаёт линейка, зажатая на одном конце, было предложено участникам Турнира юных физиков 2026. Оказывается, что это на первый взгляд простое явление таит в себе много неожиданностей.

Скоро на наших платформах будет опубликован ролик «Загадки поющей линейки». Если вы хотите посмотреть этот выпуск уже сейчас, приглашаем на нашу платформу в Boosty.

[Поддержите нас]

#закадром
#события

Сегодня свой день рождения отмечает Алексей Колчин — автор и ведущий роликов по физике и математике, постоянный член жюри Турниров юных физиков, замечательный педагог и надежный коллега.

Алексей, от все души поздравляем вас! Спасибо за неоценимый вклад в развитие проекта, за умение вдохновлять на изучение нового и за ту энергию и любопытство, которые вы вкладываете в каждый ролик.

Желаем вам здоровья, счастья, новых интересных с профессиональной точки зрения задач, благодарных зрителей. С Днём рождения!

#закадром

На пересечении дня рождения Алексея и работы с разными AI агентами для генерации видео мы сталкивались и со смешными галлюцинациями - на видео один из таких фрагментов ))