#physics
#физика

Представьте себе ленточный транспортёр, на который из бункера равномерно подаётся песок. Пусть скорость ленты равна v, и на неё каждую секунду падает q килограммов песка. Пренебрежём трением в подшипниках и другими потерями. И спрашивается: какую мощность надо подать на электродвигатель, чтобы обеспечить работу транспортёра при этих условиях?

И здесь есть разные мнения. Одни считают, что эта мощность равна нулю, потому что масса песка на транспортёре не изменяется. Конечно, это неправильно, потому что всё время приходится приводить в движение новый песок, который непрерывно падает на ленту. И тогда на ум приходит другое решение: каждую секунду q килограммов песка получают кинетическую энергию qv²/2 — это и есть необходимая мощность двигателя.

Но посмотрим на эту задачу по-другому. Мощность — это сила, умноженная на скорость. Каждую секунду песок, падающий на ленту, получает импульс qv, а это по второму закону Ньютона и есть сила, которую надо приложить к ленте. Тогда мощность равна qv² — в 2 раза больше, чем в предыдущем решении. Так какое из решений правильное? Или может быть они оба неправильные?

С этим мы и разбираемся на простой модели в нашем англоязычном ролике The mystery of the conveyor belt. Смотрите, размышляйте вместе с нами и не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно посмотреть русскоязычный выпуск «Загадка ленточного транспортёра» на удобной для вас платформе.

[Поддержите нас]

#физика

Сегодня мы предлагаем вашему вниманию большой ролик, который получился в результате объединения и существенной переработки несколько давних роликов, посвящённых поверхностному натяжению. Речь пойдёт о самых разнообразных явлениях: водяных каплях, мыльных пузырях, плавании тел, смачивании поверхностей, подъёме воды в тонких капиллярах, лапласовом давлении и поверхностной энергии. И здесь мы ограничиваемся классическими понятиями силы и энергии, поскольку все известные нам попытки объяснить поверхностное натяжение с помощью молекулярно-кинетических моделей выглядят произвольными и неубедительными.

Для начала посмотрим с помощью скоростной съёмки на процесс формирования и отрыва капли: она как будто окружена упругой плёнкой, вот только эта «плёнка» тоже состоит из воды. Очередная капля появляется из тонкой трубочки и постепенно увеличивается в размерах, при этом вес капли удерживается поверхностным натяжением в том месте, где капля соприкасается с трубочкой.

Измерив массу оторвавшейся капли, мы рассчитали коэффициент поверхностного натяжения воды. Он оказался несколько меньше табличного значения 72 миллиньютона на метр, и мы измерили его другим способом, наблюдая капиллярные волны. Новое значение получилось ещё меньше, даже когда обычную водопроводную воду заменили на дистиллированную! Любые загрязнения немедленно уменьшают коэффициент поверхностного натяжения до 50-60 мН/м, поэтому в опытах без особой лабораторной техники надо брать именно такие значения.

Положим на поверхность воды лезвие бритвы, и оно не тонет, хотя плотность стали в 8 раз больше плотности воды. Расчёт показывает, что в этом случае величина силы поверхностного натяжения больше веса бритвы, и её с избытком хватает для поддержания лезвия на плаву. Теперь запустим в плавание тонкий дюралевый диск, и он тоже не тонет и держится на воде, хотя его вес гораздо больше силы поверхностного натяжения! В чём же тут дело?

Об этом и о многом другом вы узнаете из нашего нового ролика «Поверхностное натяжение и капиллярный эффект». Смотрите, размышляйте и экспериментируйте вместе с нами и не забывайте ставить лайки!

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

[Поддержите нас]

#физика
#олимпиадаНГУ

На следующей неделе мы опубликуем выпуск «Закон Паскаля в действии» из серии задач олимпиады физического факультета НГУ «Твой путь в настоящую науку»!

Рассмотренное в ролике устройство плавает на поверхности воды, но тонет, если его погрузить глубже под воду.

Если вы хотите посмотреть этот выпуск прямо сейчас, регистрируйтесь на нашей платформе в Boosty.

[Поддержите нас]

#physics
#физика

Для этого опыта вам понадобятся трёхлитровая стеклянная банка, свечка и не слишком узкая трубка. Расположите банку перед собой, а за ней с противоположной от вас стороны поставьте свечку и зажгите её. А теперь направьте трубку прямо на свечку и подуйте, как будто банки вообще нет, и она вам не мешает. Пламя свечки колеблется, отклоняется и может даже погаснуть! Но как струя попадает за банку? Ведь она заслоняет свечку, и кажется, что воздушная струя должна натолкнуться на широкое препятствие и по инерции разлететься в стороны, не достигнув свечки. Какие силы заставляют струю «прилипать» к поверхности банки?

Дело в том, что за счёт вязкого трения струя увлекает воздух, находящийся в узком клине между струёй и поверхностью банки, давление в этом клине понижается по сравнению с атмосферным, и окружающий воздух прижимает струю к банке. В итоге струи, обтекающие банку слева и справа, прилипают к её поверхности, снова соединяются уже за банкой и налетают на свечу.

Такое прилипание струи газа к искривлённой поверхности называется эффектом Коанда в честь обратившего на него внимание румынского изобретателя и авиаконструктора Анри Коанды. Направим воздушную струю на край цилиндра. Из-за эффекта Коанда она отклоняется от своего первоначального направления, как и при обтекании обычного крыла, так что возникает подъёмная сила, которая заставляет цилиндр катиться. Множество изобретателей пытались использовать эффект Коанда и предлагали проекты разнообразных летательных аппаратов в виде грибов, зонтиков и тарелок. Но увы — все они не выдержали конкуренции с более традиционными конструкциями.

Можно заставить катиться цилиндр и с помощью струи воды. Струя также прилипает к его поверхности, но теперь мы наблюдаем так называемый «эффект чайника». В этом случае струя отклоняется силами поверхностного натяжения, а не из-за вязкого трения.

Продолжим наши опыты со свечкой и банкой. Отодвиньтесь от банки подальше, примерно на метр, и снова подуйте в трубку. И оказывается, что погасить пламя свечки с большого расстояния гораздо легче! Не правда ли, неожиданный результат? В чём же тут дело?

Смотрите наш англоязычный ролик Coanda effect, экспериментируйте и размышляйте вместе с нами и не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно посмотреть русскоязычный выпуск «Эффект Коанда» на удобной для вас платформе.

[Поддержите нас]

#физика
#physics
#олимпиадаНГУ

Сегодня мы продолжаем разбирать задачи-демонстрации замечательной олимпиады «Твой путь в настоящую науку», которую проводит физический факультет Новосибирского государственного университета. Эту задачу участники олимпиады решали в 2017 году, и вот какое явление здесь нужно объяснить.

Поместим в корпус шприца груз, к которому прикреплена нить, и выведем её через носик шприца. Закроем шприц поршнем и опустим носиком вниз в высокий мерный цилиндр, наполовину наполненный водой. Шприц плавает, почти полностью погрузившись в воду. Сделаем предварительный опыт: будем постепенно доливать воду в цилиндр через воронку, и шприц всплывает, следуя за уровнем воды. Тут всё ясно.

Перейдём к основному опыту: привяжем к свободному концу нити второй груз и опустим эту систему в мерный цилиндр. Сначала нить не натянута, добавочный груз лежит на дне, а шприц свободно плавает в воде. Снова начнём доливать воду, и шприц поднимается вместе с уровнем воды, как и в предварительном опыте. Но вот нить натянулась, и теперь шприц находится в одном и том же положении под водой. И это тоже понятно — добавочный груз удерживает шприц и не даёт ему всплыть. Но продолжим наливать воду, и в какой-то момент шприц начинает погружаться вниз и тонет!

Если вы внимательно посмотрите наш ролик «Картезианский водолаз», вам будет нетрудно объяснить это странное поведение шприца. А если вы захотите воспроизвести этот опыт, будьте готовы к тому, что настроить шприц совсем не просто!

Смотрите наш новый ролик «Закон Паскаля в действии», тренируйтесь в качественном объяснении необычных физических явлений и не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно посмотреть русскоязычный выпуск «Закон Паскаля в действии» на удобной для вас платформе.

P.P.S. Параллельно с этим роликом мы опубликовали его англоязычную версию Pascal's law in action.

[Поддержите нас]

#закадром

Всем привет!

Мы недавно обновили наш сайт, добавили немного нашей истории и прочего. Сейчас мы продолжаем:

∙ Снимать ролики по физике
∙ Собирать платформу для учителей и учеников
∙ Работать над AI аватарами Андрея и Алексея, с которыми смогут общаться учителя и ученики (это новое, сложное и очень перспективное)
∙ Заходить в школы и помогать учителям работать с учениками, делать проектные работы по физике (в перспективой участия в ТЮФ)
∙ Участвовать в жизни ТЮФ

Скажите нам чего-нибудь хорошего в комментариях — это нас мотивирует продолжать, не сбавляя оборотов ))

#физика

Как берёзовый сок поднимается от корней дерева к самой верхушке? Капиллярного эффекта для этого явно недостаточно. Оказывается, что весной основным механизмом подъёма воды является осмос, а летом — испарение через листву.

На следующей неделе мы опубликуем ролик «Гидравлика берёзового сока», в котором проводим очень наглядный эксперимент.

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

[Поддержите нас]

#закадром
#отчет

Вводим новую практику: теперь в конце каждого месяца будем собирать дайджест с самыми главными событиями и достижениями проекта. Апрель стал хорошим месяцем для такого начинания – много чего произошло!

Важное, о чем еще не рассказывали

Буквально на днях Андрей Щетников и Татьяна Трубицына договорились с Управлением образования и молодежной политики города Бердска о проведении системной работы с учителями физики. Целью работы является отработка навыков проведения проектной деятельности в школе. Кроме цикла практических семинаров, мы планируем обеспечить учителей индивидуальной методической поддержкой в течении учебного года.

В мае мы подготовим методическую программу семинаров и темы проектов для реализации с учениками. Хотим, чтобы наш пилотный проект в Бердске стал первым шагом к системной работе и в других школах. Скоро обязательно расскажем обо всем подробнее!

Одной строкой

- Отметили день рождения Алексея Колчина!

- Андрей Щетников и Алексей Колчин съездили на Открытый Всероссийский ТЮФ: поддержали команды и порадовались за организаторов.

- Неожиданный привет из прошлого: давний ролик про австрийский школьный учебник физики посмотрели в апреле почти 40 тысяч зрителей. Почаще бы такие сюрпризы!

- На англоязычном канале отличился ролик Coanda effect: более 1,6 тыс. просмотров за первую неделю!

- Алексей Колчин и Татьяна Трубицына выступили на семинаре для учителей физики специализированных классов Новосибирской области.

- Татьяна Трубицына вошла в состав жюри Сибирского турнира юных естествоиспытателей.

- Физики и лирики: GetAClass выступил спонсором Дня рождения Шекспира, который организовал Центр английского языка НГУ в рамках Интернедели.

- Ну и напомним: у нас появился классный набор стикеров GetAClass!

Апрель в цифрах

Сняли:

- Четыре новых ролика по физике: про загадки поющей линейки, кольцевой фонтан, поверхностное натяжение и закон Паскаля в действии.

- Пять роликов на английском языке: Cartesian diver, The mystery of portulans remains unsolved, Coanda effect, The mystery of the conveyor belt & Pascal's law in action.

Потратили: 669 688 рублей.

Получили:

- 44 743 рубля от любимых донатеров. Спасибо каждому! Благодаря вам проект остаётся бесплатным для всех зрителей.

- За 100 000 рублей благодарим от нашего замечательного партнёра Узловский молочный комбинат!

- Оставшуюся часть расходов взяли на себя основатели проекта и компания CityAir. Спасибо им за это!

Всем хороших майских праздников! Следите за новостями, в следующем месяце тоже будет интересно!

Будем рады любой вашей поддержке: лайком, репостом или рублём!

#physics
#физика

Закон Бернулли, как и всякий закон физики, относится к идеальному объекту — установившемуся безвихревому течению идеальной жидкости, в которой нет вязкого трения. Такую жидкость гидродинамики называют «сухою водой», поскольку для расчёта реальных течений без учёта вязкости не обойтись. Обычно делается ещё одно упрощение — жидкость считают несжимаемой. При этих условиях закон Бернулли представляет собой частный случай закона сохранения энергии: жидкость движется по инерции, при этом вдоль линий тока остаётся постоянной сумма трёх видов удельной энергии — кинетической, потенциальной энергии в поле тяжести и давления.

В горизонтальной трубе переменного сечения перепадом высот можно пренебречь, и здесь сохраняется сумма удельной кинетической энергии и давления. Расход жидкости, протекающей через любое сечение трубы, должен быть одним и тем же, и с уменьшением площади сечения скорость течения увеличивается. Тем самым растёт и кинетическая энергия, поэтому давление должно падать.

Чтобы проверить это на опыте, мы склеили основаниями два одноразовых бокала для шампанского и получили трубу переменного сечения. По обе стороны от самого узкого места вставили снизу четыре тонкие трубочки, а их свободные концы опустили в подкрашенную воду. Один конец трубы присоединили к шлангу пылесоса, работающего на выдув, и включили его.

Воздух при таких скоростях ведёт себя как несжимаемая жидкость, поэтому давление в сужении трубы согласно теории должно упасть, а вода подняться по всем трубочкам вверх, причём в двух самых близких к сужению трубочках подняться выше, чем в более далёких. И действительно, вода в двух центральных трубочках поднялась довольно высоко, в дальней от пылесоса трубочке она поднялась меньше, а вот в самой близкой к пылесосу трубочке вода не только не поднялась, но воздух из неё стал пробулькивать через воду. Значит, давление перед сужением трубы не уменьшилось, а наоборот, стало больше атмосферного!

А почему так происходит, вы узнаете из нашего англоязычного ролика Bernoulli's principle in real life. Смотрите, экспериментируйте и размышляйте вместе с нами и не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно посмотреть русскоязычный выпуск «Закон Бернулли в реальной жизни» на удобной для вас платформе.

[Поддержите нас]

#физика

Весной, когда почва уже немного прогрелась, но листья ещё не распустились, можно полакомиться берёзовым соком. И тут возникает вопрос: как сок поднимается на большую высоту, до самой верхушки дерева?

После изучения школьного курса физики кажется, что здесь мы наблюдаем действие капиллярного эффекта. Однако волокна в слое древесины берёзы, по которому поднимается сок, имеют диаметр 30-100 микрон. Расчёт показывает, что сок по таким капиллярам может подняться максимум на 1 метр, а ведь высота взрослых берёз составляет 20-30 метров!

Оказывается, что основным механизмом подъёма сока ранней весной является осмос. За лето берёза накапливает в корнях запасы крахмала, и уже осенью часть этого крахмала распадается на сахара, чтобы защитить клетки от наступающих холодов. Весной с повышением температуры распад ускоряется, и концентрация сахара увеличивается до 2%. Стенки корневых клеток представляют собой полупроницаемые мембраны: они не пропускают большие молекулы сахара наружу, но зато через них из почвы легко проходят маленькие молекулы воды, которые стремятся разбавить сахарный раствор, — это и есть осмос.

В результате давление в сосудах корней увеличивается на 2-3 атмосферы, и сок может подняться до самой верхушки берёзы и доставить почкам питательные вещества. Важный вклад в осмотическое давление вносят и поглощённые из почвы ионы минеральных солей.

А как происходит движение соков после того, как на берёзе раскрываются листья? Об этих интереснейших процессах вы узнаете из нашего нового ролика «Гидравлика берёзового сока»! Экспериментируйте и размышляйте вместе с нами и не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно посмотреть выпуск «Гидравлика берёзового сока» на удобной для вас платформе.

[Поддержите нас]

#физика

Понятие мгновенной скорости вводится в математике: это производная от положения точки по времени = предел средней скорости при стремлении к нулю того интервала времени, на котором рассчитывается эта средняя скорость.

Теория — это красиво, но на практике она упирается в железный вопрос: как близко мы можем подобраться к этой самой «мгновенности», имея дело с реальными замерами, а не с абстрактными пределами?

На следующей неделе мы разбираем эту головоломку в выпуске для школьников «Мгновенная скорость». А если не терпится посмотреть — регистрируйтесь на Boosty, и ролик откроется прямо сейчас.

[Поддержите нас]

#physics
#физика

Поставим стакан с водой на магнитную мешалку, положим на дно стакана магнит, включим мешалку, и магнит начинает быстро вращаться, а с поверхности воды спускается вниз прекрасная водяная воронка. Все мы видели, как формируется подобная воронка, когда вода спускается из ванны, и мы сняли ролик, посвящённый этому интересному явлению. Но в магнитной мешалке вода никуда не вытекает, почему же воронка образуется и в этом случае?

Вращающийся на дне стакана магнит не только вовлекает во вращение всю воду в целом, но и отбрасывает её к стенкам стакана. Вода поднимается вдоль стенок вверх, а затем опускается вниз вдоль оси стакана, и таким образом формируется второе, вихревое движение. Когда вода вращается как целое, её поверхность принимает форму параболоида, и теперь надо разобраться, как наложение вихревого движения превращает параболоид в воронку. И здесь с помощью закона сохранения импульса и дополнительных наблюдений мы приходим к выводу, что теперь форма поверхности воды представляет собой квадратичную гиперболу.

А ещё мы обсуждаем, почему при небольших оборотах мешалки воронка не доходит до дна стакана и как можно увидеть вихревую нить, которая всё-таки спускается до дна, как меняется давление воды по диаметру стакана, почему воздушные пузырьки захватываются вихревой нитью и не всплывают вверх и другие интересные вопросы. Смотрите наш новый англоязычный ролик Vortex in a magnetic stirrer, размышляйте вместе с нами и не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно посмотреть русскоязычную версию выпуска «Вихрь в магнитной мешалке» на удобной для вас платформе.

[Поддержите нас]

[GAC - платформы]

#закадром

Помимо того, что мы снимаем ролики по физике и математике и участвуем в разнообразных offline инициативах (в том числе - организация и поддержка Турнира Юных Физиков), мы работаем над созданием платформы - инструмента, призванного не заменить учебник по физике, а помочь учителям и ученикам.

Сейчас мы работаем над третей версией платформы, опираясь на накопленный опыт проб и ошибок: school.getaclass.ru.

В презентации «GAC - платформа School (2026).pdf» есть описание первичного облика, но мы планируем и переиспользовать наиболее удачные features и решения, реализованные на предыдущих двух платформах (Homework и Smart).

Ниже - кратко о предыдущих двух платформах.

∙ Homework (homework.getaclass.ru). Здесь базовой задумкой была автоматизация назначения и проверок домашних заданий. Плюс возможность асинхронного взаимодействия учитель - ученик. Ну и некоторые возможности по самообучению. Хорошая была платформа, на ней в пике было несколько тысяч учителей и десятков тысяч учеников. Более миллиона прорешанных человеко-задач. Описание можно найти в презентации «GAC - платформа Homework (2020).pdf».

∙ Smart (smart.getaclass.ru). Это уже платформа для самостоятельной тренировки. В режиме диалога ученик мог тренироваться решать задачи. Задачи собирались в «марафоны», например для подготовки к ЕГЭ и ОГЭ. Описание логики работы можно найти в презентации «GAC - подготовка к ЕГЭ на платформе Smart (2017).pdf».