vseobovsem

Рубрика: физика

Физика — это наука о природе, изучающая движение, силы, энергию, свет, звук и строение материи. Она помогает понять, как устроены явления вокруг нас — от падения яблока до движения планет.

  • Что такое энергия?

    Ты читал, наверное, в газетах, что самой главной задачей ученых является получение атомной энергии, которая служила бы человеку в мирных пелях. То, что этого уже достигли, является величайшим достижением человеческого разума. Альберт Эйнштейн выдвинул теорию о взаимосвязи материи и энергии. Другими словами, он доказал, что материя может превращаться в энергию. Это изменило наше восприятие окружающего мира. Материя оказалась вторичной: самым важным фактором в мире оказалась энергия.

    Что же такое энергия?
    Энергия — это способность выполнять работу. Это то, что стоит за понятием силы, что дает возможность существовать силам. Для того чтобы понять это, возьмем автомобиль. Для того чтобы привести в движение двигатель, необходимо применить силу. Ее надо откуда-то получить. Из энергии.
    А откуда берется энергия?

    Ее получают из бензина, во время его ‚сгорания в цилиндрах. Эта энергия приводит в действие определенные силы, которые сообщают движение механизмам автомобиля. В результате — двигатель работает, и это стало возможным благодаря энергии. Существует два вида энергии — потенциальная и кинетическая. Вначале рассмотрим потенциальную. В бензине электрические силы притягивают молекулы друг к другу.

    Энергия хранится в этих молекулах — это потенциальная энергия. При сжигании бензина эта потенциальная энергия высвобождается. Другим примером потенциальной энергии может служить подвешенный груз. Энергия хранится в данном грузе, мы можем ее высвободить, когда груз начнет падать вниз. Вода на краю водопада или у гребня плотины также обладает потенциальной энергией. Теперь отпустим груз или проследим за водой, падающей в водопаде. Они падают с определенной скоростью, совершая работу, эта энергия называется «кинетической энергией».

    Эта энергия, получаемая движущимся с определенной скоростью телом. Падающее тело теряет потенциальную энергию и приобретает кинетическую энергию. Величина двух видов энергии равнозначна, В действительности общий объем энергии во Вселенной всегда остается неизменным. Мы не можем уничтожить или создать заново энергию, При выработке энергии мы используем энергию падающей воды, угля, атома, превращая один вид энергии в другой.

  • Почему мы слышим эхо?

    В настоящее время, когда нас все интересует в природе, мы хотим получить правильный, научный ответ. В древности люди создавали легенды, чтобы объяснять всевозможные события. Древние греки придумали очень красивую легенду для объяснения эхо.

    Вот она. Давным-давно жила прекрасная нимфа по имени Эхо. У нее был лишь один недостаток — она слишком много говорила. В наказание богиня Гера запретила ей говорить, если с ней не заговорят. Нимфа могла лишь повторять то, что ей говорили. Однажды Эхо увидала красивого молодого Нарцисса и сразу влюбилась в него. Однако Нарцисс не замечал ее. Нимфу охватила такая печаль, что Эхо растворилась в воздухе, оставив лишь свой голос. И мы слышим ее голос, который повторяет все, что мы говорим.

    Конечно, эта печальная легенда не сможет нам объяснить природу эхо. Для того, чтобы получить ответ, нужно кое-что вспомнить о звуке. Звук движется в воздухе со скоростью 33 м/сек. Он переносится волнами наподобие того, как появляются волны в воде от брошенного туда камешка. Звуковые волны распространяются во все стороны, как и свет от электрической лампочки. При встрече с препятствием звуковая волна отражается наподобие света.

    При этом мы слышим эхо. Итак, эхо — это отраженный звук. Но не все препятствия создают эхо. Некоторые предметы поглощают, а не отражают звук. То есть звук не возвращается, эхо не слышно. Но обычно гладкие ровные поверхности, например стены, скалы, перекрытия, создают эхо.А ты знаешь, что облака отражают звук и создают эхо? И действительно, когда мы слышим раскаты грома, это свидетельствует о том, что звук грома многократно отражается от облаков.

  • Что такое звуковой барьер?

    Термин «звуковой барьер» неверно описывает условия, которые возникают при движении самолета с определенной скоростью. Можно полагать, что при достижении самолетом скорости звука появляется что-то вроде «барьера» — но ничего подобного не происходит!

    Чтобы понять все это, рассмотрим самолет, летящий с небольшой, обычной скоростью. При движении самолета вперед впереди самолета образуется волна сжатия. Она образуется движущимся вперед самолетом, который спрессовывает частички воздуха. Эта волна движется впереди самолета со скоростью звука, и ее скорость выше скорости самолета, который, как мы уже сказали, летит с небольшой скоростью.

    Двигаясь впереди самолета, эта волна заставляет воздушные потоки обтекать плоскости самолета. Теперь представим, что самолет летит со скоростью звука. Впереди самолета не образуется волны сжатия, так как и самолет, и волны имеют одну скорость. Поэтому волна образуется впереди крыльев. В результате появляется ударная волна, которая создает большие нагрузки на крылья самолета.

    До того, как самолеты достигли звукового барьера и превысили его, считали, что такие ударные волны и перегрузки создадут для самолета что-то вроде барьера — «звуковой барьер». Однако звукового барьера не было, так как авиационные инженеры разработали специальную конструкцию самолета для этого. Кстати, сильный «удар», который мы слышим при прохождении самолетом «звукового барьера», и есть ударная волна, о которой мы уже говорили — при равной скорости самолета и волны сжатия.

  • Какова скорость звука?

    Если мы слышим какой-либо звук, значит, поблизости должен находиться вибрирующий предмет, который колеблется. Звуки исходят от вибрирующих предметов. Но звук должен где-то распространяться.

    Что то должно его переносить от источника к приемнику. Это что-то называется «среда». Средой может служить что угодно — воздух, вода, предметы, даже земля. Индейцы прикладывали ухо к земле, чтобы услышать отдаленные звуки. Нет среды — нет и звука.

    Если в каком-то объеме создать вакуум, звук в нем не сможет распространяться. Это связано с тем, что звук распространяется волнами. Вибрирующий предмет передает свою вибрацию соседним молекулам или частичкам. Происходит передача движения от одной частички к другой, что приводитк появлению звуковой волны.

    Средой распространения звуковых волн могут различные материалы — дерево, воздух, вода; следовательно, скорость распространения звуковых волн должна быть различной.
    Если мы говорим о скорости звука, мы должны спросить: в какой среде?


    Скорость звука в воздухе составляет около 335 м/сек. Но это при температуре 0° С. С повышением температуры скорость распространения звука также увеличивается. В воде звук распространяется быстрее, чем в воздухе. При температуре 8° С скорость его распространения составляет около 1 435 м/сек, или около 6 тыс. км/час.

    В металле эта скорость до стигает порядка 5000 м/сек, или 20 000 км/час. Ты, наверное, думаешь, что сильный имеет более высокую скорость, чем слабый, в это не так. Его скорость не зависит и от его высоты (высокий или низкий). Скорость звука зависит от среды его распространения.

    Ты можешь сам провести опыт по сравнению скорости звука в разных средах. Зайди в воду и ударь друг о друга двумя камнями. Теперь опустись под воду и снова постучи этими камнями, Ты удивишься тому, что звук распространяется в воде лучше, чем в воздухе.

  • Что такое цвет?

    Пропуская луч света через стеклянную призму, Исаак Ньютон доказал, что солнечный свет состоит из различных цветов. Преломляясь в призме, он образует спектр. Для большинства из нас спектр состоит из 6 или 7 цветов, но приборы выделяют более 100 оттенков.

    Белый цвет составляют три основных цвета, называемых «первичными цветами». Это — оранжево-красный, зеленый и фиолетово-синий. В спектре представлены еще три смешанных цвета, которые видны невооруженным глазом. Они называются «второстепенные цвета». Это зеленовато-голубой, желтый и пурпурно-красный.

    Второстепенные цвета можно получить при см шении других оттенков. Цвета соответствуют длине волн, которые воспринимает человеческий глаз. Насекомые и животные воспринимают другие длины волн и ви другие цвета.

    Световые или цветовые волны имеют очень, короткую длину. Для придания цвета в краску добавляют красители, которые не соответствуют цветам света. Второстепенные цвета света соответствуют первичным цветам в краске. То есть в краске первичными являются желтый, зеленовато-сивий у красный, второстепенные — оранжево-красный, зеленый и фиолетово-синий.

    Оттенок — это цвет без добавления черно или белой краски, например желтый, красный, синий, зеленый. При соединении с белым цветом и другими оттенками получается полутон, например розовый и слоновая кость. При соединения чистого оттенка, черного и белого получается тон. Это — желтовато-коричневый, бежевый, серый. Красная краска в банке выглядит черной. Там где нет световых лучей, нет цвета.

    В темной комнате мы не видим и не различаем цветов, потому что их нет. Цвет предмета зависит от материала, из которого создан данный предмет, и его освещения.

    Оранжево-красный свитер выглядит так потому что краситель, который использовали для окраски шерсти, отражает оранжево-красную яасть световых лучей и поглощает фиолетово-синюю и зеленую часть спектра.

  • Что такое свет?

    Без света мы не смогли бы видеть окружаю щий нас мир, и тем не менее нам не известно точно, что же такое свет!

    Мы знаем, что свет — это одна из форм энергии. Можно измерить его скорость и мы знаем его характеристики. Нам также известно, что белый цвет — это не отдельный цвет, это соединение всех цветов. Это называется «спектр».

    Мы знаем, что цвет — это не сам объект, а лучи света, которые от него исходят. Зеленая бумага выглядит зеленой, потому что она поглощает все другие цвета, кроме зеленого, который и воспринимает наш глаз. Синее стекло пропуска только синий цвет, все остальные поглощаются им.

    Солнечный свет — это энергия. Тепло солнечных лучей, сфокусированных линзой, преврапяется в огонь. Свет и тепло отражаются белыми поверхностями и поглощаются черными. Вот почему белая одежда холоднее черной.


    Какова же природа света?
    Первым, кто попытался серьезно заняться изучением света, был Исаак Ньютон. Он считал, что свет состоит корпускул, которые наподобие пуль выстреливаются источником света. Но некоторые характериртики света не могли быть объяснимы этой теорией.

    Другой ученый, Гюйгенс, предложил другое объяснение природы света. Он разработал «волновую» теорию света. Он считал, что свет образует импульсы, или волны, наподобие того, как камень, брошенный в пруд, создает волны. Почти 150 лет ученые спорили, является ли свет волнами или корпускулами. Большинство ученых приняло волновую теорию. Но затем последовал новые открытия, которые поставили под сомнение эту теорию.


    Каких взглядов сегодня придерживаются ученые на происхождение света?
    В настоящее время считается, что световые волны имеют характерные особенности и частиц и волн одновременно. Проводятся опыты, подтверждающие обе теории. Пока нет ответа на вопрос, что же такое свет.

  • Как образуются миражи?

    Представим себе путешественника в пустыне, который умирает от жажды. Он смотрит вдаль и видит озеро с чистой водой в окружении густой растительности. Он бросается вперед, но видение пропадает, а вокруг ничего, кроме горячего песка. Озеро, которое он видел на расстоянии, не что иное, как мираж.

    Откуда он взялся?
    Мираж — это шутка природы, явление, появляющееся при определенных атмосферных условиях. Во-первых, следует понять, что мы видим объекты, так ках свет отражается от них и попадает нам в глаза.

    Обычно эти лучи попадают нам в глаза по прямой. Поэтому, когда мы смотрим вдаль, мы ви только те предметы, которые находятся над линией горизонта. А сейчас мы подошли к тем трюкам, которые проделывает атмосфера с лучами света.

    В пустыне существует слой плотного воздуха над поверхностью земли, который может играть роль зеркала. Объект может находиться за пределами нашей видимости или за горизонтом. Но когда лучи света от него попадают на такой слой плотного воздуха, они отражаются нам в глаза. Мы «видим» этот объект, как если бы он находился над горизонтом или в зоне нашей видимости.

    Мы «видим» предмет, который в действительности нам невидим! Отражение неба в таком «воздушном зеркале» можно принять за озеро. Так появляется мираж. В жаркий день, приближаясь к вершине холма, нам кажется, что дорога впереди мокрая. Это тоже мираж! Ты видишь световые лучи, падающие с неба и преломленные горячим воздухом над земной поверхностью. А кажется, что ты видишь саму дорогу.

    Миражи можно увидеть и в море, когда в небе появляется изображение кораблей! В этом случае — все объясняется наличием холодного воздуха над поверхностью воды и слоя теплого воздуха над ним. Корабли, находящиеся за горизонтом, становятся «видимыми», так как лучи света, идущие от них, отражаются от слоя теплого воздуха, и мы видим корабли в воздухе!

    Одним из самых известных мест, где можно Увидеть красивые миражи, является Сицилия. Город Мессина отражается в небе, и призрачные замки как бы плывут в воздухе.
    Итальянцы называют это Фата Моргана в честь Морганы Ле Фей — злой колдуньи, вызывавшей эти миражи.

  • Что такое космические лучи?

    Ты, конечно, читал, что запускаемый спутник оснащен различной исследовательской и научной аппаратурой.
    А ты заметил, что почти всегда н них устанавливаются приборы, исследующие и обнаруживающие космические лучи?

    Эти лучи все еще представляют для нас загадку! Около 60 лет назад ученые обнаружили странное явление. Оказалось, что образцы воздуха в закрытом контейнере обладают незначительной электропроводностью.

    Даже если контейнер покрывался толстым защитным слоем, происходило то же самое. Это означало, что в контейнер попадала неведомая радиация, имеющая огромную проникающую силу!
    Что это за загадочная радиация?
    Было проведено множество опытов, чтобы получить ответ. Вначале убедились, что она не земного происхождения, так как она существует и над морем. Эта радиация существует днем и ночью, поэтому она не исходит от Солнца.

    При подъеме на воздушном шаре эту радиацию регистрировали повсюду и в космосе — отсюда и название «космическая», что означает повсеместная.

    Что же собой представляют космические лучи?
    Это частицы атомов. Они путешествуют вне земной атмосферы со скоростью, близкой к световой. Некоторые из них проникают в земную атмосферу. Эти частички атомов называют «первичные космические лучи». Они сталкиваются с атомами воздуха. В результате создаются новые частицы, которые движутся в том же направлении с огромными скоростями, как и первичные частицы.

    Эти новые частицы называют «вторичными космическими лучами». Они в свою очередь сталкиваются с другими атомами и создают новые частицы. Таким образом, настоящий ливень радиации бомбардирует Землю. Один протон, пришедший из космоса, создает такое излучение, которого достаточно для того, чтобы покрыть 90 кв. метров. Насколько нам известно, космические бомбардирующие поверхность Земли, безвредны, так как их воздействие в течение миллиардов лет не оказало отрицательного влияния на жизнь в Земле.

    Науке до сих пор неизвестно, откуда исходят космические лучи, но мы надеемся, что, исследуя космос, мы постепенно решим эту проблему.

  • Почему молнию сопровождает гром?

    Молния и гром, вероятно, были первыми явлениями природы, которые пугали и завораживали первобытных людей. Когда они наблюдали зигзаги молний и слышали раскаты грома, они считали, что это гнев богов, один из способов наказания первобытного человека. Для того, чтобы понять, что в действительности представляют собой гром и молния, давай вспомним, что мы знаем об электричестве.

    Мы знаем, что некоторые вещи заряжаются электрически, положительно или отрицательно. Положительный заряд притягивается отрицательным. Возрастает величина заряда — увеличивается сила притяжения.

    Наступает такой момент, когда силы, сдерживающие их раздельно, становятся слишком велики. Любое сопротивление, которое их сдерживает, например, воздух, стекло или другой изолятор, преодолевается, или «пробивается». Происходит разряд и электрические заряды двух тел становятся равными.

    То же самое происходит и в случае с молнией. Облако, содержащее несметное число капелек воды, может нести электрический заряд, противоположный заряду другого облака или Земли. Котда электрическое напряжение между ними способно преодолеть изоляцию воздуха, происходит разряд молнии. Электрический разряд движется по пути наименьшего сопротивления.

    Вот почему молния часто зигзагообразна. Электропроводность воздуха зависит от его температуры, плотности и влажности. Сухой воздух является хорошим изолятором, влажный воздух проводит электричество.

    Вот почему зачастую молнии прекращаются с началом дождей. Влажный воздух становится проводником, по которому электрические заряды перемещаются бесштумно и незаметно. А что же гром?

    При электрическом разряде воздух быстро расширяется, а затем сжимается. При расширении и сжатии происходит быстрое перемещение потоков воздуха. Резкие соприкосвовения таких потоков воздуха мы слышим как гром.

    А дальние раскаты грома происходят оттого, что звуковые волны отражаются от одного облака к другому. Так как скорость света составляет 299 795 км/сек, а скорость распространения звука в воздухе около 335 м/сек, мы всегда вначале наблю даем вспыижу молнии, а затем слышим гром.

  • Как метеорологи предсказывают погоду?

    Понятие «погода» включает в себя все состояния атмосферы. «Погода» включает в себя такие состояния атмосферы, как холодное, теплое, сухое, влажное, солнечное, облачное, ветреное, тихое. Погода меняется каждый день, а все, что происходит в течение года называется «климатом».

    На погоду влияют различные факторы, но самый основной — это Солнце. Солнечное тепло испаряет воду и согревает воздух, отчего восходящие потоки теплого воздуха поднимают водяные пары в небо. Там воздух остывает и пары конденсируются в дождь.

    Это может происходить постепенно или быстро. При резкой смене погоды бывают бури.

    В Англии имеется около 200 пунктов, регистрирующих погоду, приблизительно столько же имеется на территории всей остальной Европы. Кроме этого, «корабли погоды», расположенные в Атлантике, а также специальные самолеты, несущие дежурство, следят за изменениями погоды. Прогноз погоды составляют на основании этих сообщений и других метеорологических данных.

    Карты, которые изучают специалисты по погоде, могут сообщить им различную информацию: районы с одинаковым давлением, участки с равной температурой, направление ветра, облачность или чистое небо, дождь или снег, количество выпавшего дождя, районы с повышенным или пониженным давлением. Метеорологи, изучая карту, могут предсказать, что можно ожидать при данных условиях атмосферы. Они знают, что низкое давление означает сильные ветры из-за перемещения холодного воздуха на смену теплому, поднимающемуся вверх воздуху, насыщенному влагой.

    Высокое давление означает хорошую погоду. В Северном полушарии ветры в районах с высоким давлением дуют по часовой стрелке. При низком давлении — против часовой стрелки.

    То есть даже направление ветра можно предсказать. Метеорологи также знают скорость перемещения участков с различным давлением.

    Зная все эти детали, а также имея сообщения о погоде из многих районов страны, метеоролог хорошо представляет, какая погода ожидается в твоем районе!