Kniha Louisa Bloomfielda How Everything Works. Fyzikálne zákony v našom živote“, ktoré na vydanie pripravilo vydavateľstvo Corpus s dvojitou podporou Polytechnického múzea a Knižných projektov Dmitrija Zimina. Poďme si povedať, prečo sa oplatí čítať – najmä ak sa vám fyzika zdá byť niečo nudné a nepochopiteľné.
Ráno vstať z pružinového matraca, zapnúť rýchlovarnú kanvicu, zohriať si ruky na šálke kávy a robiť desiatky ďalších každodenných vecí, na to myslíme len zriedka. ako presne toto všetko sa deje. Možno, že v niekoho pamäti Ohmov zákon alebo gimletovo pravidlo trčí ako osamelý fragment (dobre, ak si vôbec pamätáte, že "gimlet" je skrutka, nie priezvisko).
Zďaleka nie je vždy jasné, v ktorých momentoch života sa stretávame so súčasnou silou a momentom hybnosti.
Samozrejme, sú tu vedci, technici a geekovia. Sme dokonca pripravení veriť, že existujú ľudia, ktorí jednoducho učili fyziku v škole veľmi dobre (náš rešpekt k nim). Nebude pre nich ťažké povedať, ako presne funguje žiarovka alebo solárna batéria, a pri pohľade na otáčajúce sa koleso bicykla vysvetliť, kde je statické trenie a kde klzné trenie. Povedzme si však úprimne, väčšina ľudí má o tomto všetkom veľmi nejasné predstavy.
Z tohto dôvodu sa zdá, akoby sa prírodné predmety a mechanizmy správali tak či onak vplyvom nejakých magických síl. Každodenné porozumenie príčinám a následkom môže ochrániť pred niektorými chybami (napríklad nevkladať jedlo zabalené vo fólii do mikrovlnky), no hlbšie pochopenie fyzikálnych a chemických procesov vám umožní lepšie pochopiť, čo je čo, a argumentovať svoje rozhodnutia.
Louis Bloomfield je profesor na University of Virginia a výskumník v oblasti atómovej fyziky, fyziky kondenzovaných látok a optiky.
Už v mladosti si za hlavnú metódu štúdia sveta vyberal experimenty, pričom inšpiráciu pre vedu čerpal z každodenných vecí. V snahe sprístupniť znalosti mnohým ľuďom a nie hŕstke špecialistov, Bloomfield je vyučovanie, vystupuje v televízii a píše populárno-vedecké práce.
Hlavnou úlohou knihy „Ako to všetko funguje. Fyzikálne zákony v našom živote“ - vyvrátiť myšlienku fyziky ako nudnej a nedotknutej vedy a objasniť, že opisuje skutočné javy, ktoré možno vidieť, dotýkať sa ich a cítiť.
Vždy mi bolo záhadou, prečo sa fyzika tradične vyučuje ako abstraktná veda – veď študuje materiálny svet a zákony, ktoré ho riadia. Som presvedčený o opaku: ak bude fyzika ochudobnená o nespočetné množstvo príkladov zo živého, reálneho sveta, nebude to mať ani základ, ani formu – ako kokteil bez pohára.
Louis Bloomfield
Hovoríme o pohybe telies, mechanických zariadeniach, teple a mnohom inom. Namiesto toho, aby autor začal teóriou, vychádza z vecí okolo nás, s ich pomocou formuluje zákony a princípy. Východiskom sú kolotoče, horské dráhy, inštalatérstvo, teplé oblečenie, audio prehrávače, lasery a LED diódy, teleskopy a mikroskopy...
Tu je niekoľko príkladov z knihy, v ktorých autor vysvetľuje mechaniku jednoduchých vecí.
Prečo sa korčuliari pohybujú rýchlo?
Korčule sú pohodlný spôsob, ako sa porozprávať o princípoch pohybu. Dokonca aj Galileo Galilei formuloval, že telesá majú tendenciu pohybovať sa rovnomerne a priamočiaro v neprítomnosti vonkajších síl, či už ide o odpor vzduchu alebo povrchové trenie. Korčule sú schopné takmer úplne eliminovať trenie, takže po ľade kĺžete s ľahkosťou. Objekt v pokoji má tendenciu zostať na mieste, zatiaľ čo objekt v pohybe má tendenciu pohybovať sa ďalej. Toto sa nazýva zotrvačnosť.
Ako strihajú nožnice
Pohybom krúžkov nožníc vytvárate momenty sily, pôsobením ktorých sa čepele zatvoria a prestrihnú papier. Papier má tendenciu odtláčať čepele od seba v dôsledku momentov síl, ktoré čepele „rozťahujú“. Ak použijete dostatočne veľkú silu, prevládnu „posúvacie“ momenty síl nad „prinášajúcimi“. Výsledkom je, že čepele nožníc získajú uhlové zrýchlenie, začnú sa otáčať, zatvárať a rezať list papiera.
Čo sa deje v ražni
Ak sa jeden koniec kovovej tyče zahreje, atómy v tejto časti tyče budú vibrovať intenzívnejšie ako na studenom konci a kov začne odvádzať teplo z horúceho konca na studený. Časť tohto tepla sa prenáša v dôsledku interakcie susedných atómov, ale väčšinu z neho prenesú mobilné elektróny, ktoré prenášajú tepelnú energiu na veľké vzdialenosti od jedného atómu k druhému.
Ako sa zatĺkajú klince
Všetka hybná sila, ktorú udeľujete kladivu švihom, sa počas krátkeho úderu prenesie na klinec. Pretože doba prenosu hybnosti je krátka, zo strany kladiva musí byť vyvinutá veľmi veľká sila, aby jeho hybnosť prešla na klinec. Táto sila nárazu zatlačí klinec do dosky.
Prečo sa balóny zahrievajú?
Na naplnenie balóna horúcim vzduchom je potrebných menej častíc ako na jeho naplnenie studeným vzduchom. Častica horúceho vzduchu sa totiž v priemere pohybuje rýchlejšie, častejšie sa zráža a zaberá viac miesta ako častica studeného vzduchu. Preto balón naplnený horúcim vzduchom váži menej ako ten istý balón naplnený studeným vzduchom. Ak je hmotnosť lopty dostatočne malá, výsledná sila smeruje nahor a lopta stúpa.
Prečo loptička lieta vždy rovnako
Bedmintonový loptový loptičku vždy letí hlavou napred, pretože výsledná tlaková sila pôsobí v jeho ťažisku, v určitej vzdialenosti od jeho ťažiska. Ak sa náhle perie náhodou ocitne pred hlavou, odpor vzduchu vytvorí moment sily vzhľadom na ťažisko a vráti všetko na svoje miesto.
Čo robí vodu tvrdou
Za tvrdú vodu sa považuje voda, v ktorej obsah kladne nabitých iónov vápnika a horčíka presahuje 120 mg na liter. Ióny týchto a niektorých ďalších kovov viažu záporné ióny mydla a vytvárajú nerozpustnú penu, ktorá sa ukladá ako špinavý povlak na umývadle, sprchovej hlavici, vani, v práčke a na oblečení. Po začatí umývania mydlom v tvrdej vode buďte pripravení na nepríjemné prekvapenia.
Absolvujte kurz s autorom
Od Louisa Bloomfielda sa môžete naučiť online na kurze How Things Work: tu štartuje autá, chodí na ihrisko rozprávať o hojdačkách, robí experimenty a hovorí o všetkom na svete.
Aj keď vám to nestačí a chcete profesora vidieť na vlastné oči, existuje aj takáto príležitosť: Louis Bloomfield bude v Moskve od 3. do 8. decembra.
Ak chcete použiť ukážku prezentácií, vytvorte si Google účet (účet) a prihláste sa: https://accounts.google.com
Popisy snímok:
fyzika v našom živote
Príroda vždy žije podľa svojich vlastných zákonov. Študujeme ich v snahe pochopiť, A je veľmi dôležité poznať a pochopiť základy, aby sme tieto poznatky mohli aplikovať v živote. A človek - fenomén samotnej prírody - Vždy sa o ňu snažil, ona je jeho dušou. Energia je všade, energia slobody A aká dobrá je príroda!
Radosť vidieť a pochopiť je najkrajším darom prírody. Úloha fyziky: Urobiť NEZNÁMY ZNÁMY, premeniť nevedomosť na POZNANIE. A. Einstein
Odkiaľ pochádza vietor? prečo prší? čo je búrka? Štúdium fyziky vám pomôže vysvetliť prírodné javy, odpovedať na mnohé otázky,
Prečo zapadlo slnko a stále je svetlo? Prečo je mesiac na oblohe iný?
Polárna žiara Už ste videli takú krásu? Vznáša sa, mení, hrá. A ťahá do čarodejníckej výšky. Mávne krídlami a letí do priepasti. Aká sila a aké potešenie! Aké farby, srdce sa mi zastaví! Preletí, vidíš tam draka? Pozri, teraz hrá organ. Žiar severu, si ako Božstvo! Nepodliehate mysli ani telu! Bože môj! Skvelé a ľahké! Taký zázrak tu na ďalekom severe!
čo je to dúha?
čo je oheň? Čo je elektrifikácia?
FYZIKA A VESMÍR Čo je to meteorit? Čo je to satelit?
Aká je rýchlosť rakety? Čo sú to asteroidy?
Je možné žiť na iných planétach? Merkúr SATURN
Čo je to atmosférický tlak? Ako je na tom naša planéta?
čo je zvuk? Ako sú usporiadané naše oči? Prečo padajú do snehu?
Ako funguje žiarovka? Ako funguje elektromotor? Ako funguje piestové čerpadlo? Ako funguje chladnička?
Fyzici Archimedes Blaise Pascal Albert Einstein Galileo Galilei Isaac Newton René Descartes M. V. Lomonosov 2 3 1 4 5 6 2. 7
Vodná para nezostáva vo vzduchu stále. Časť sa premení späť na vodu. Toto sa nazýva kondenzácia a stane sa to, keď sa vzduch ochladí. Kam ide voda, keď vyschne? Na niektoré fyzikálne otázky môžete odpovedať hneď teraz Voda zo vzduchu Vodu dokážete nechať vyzerať sami Vložte pohár vody na hodinu do chladničky, aby vychladla. Keď ho vyberiete, uvidíte, že sa na stenách pohára začnú objavovať kvapky vody. Studený pohár ochladzuje vzduch okolo seba a vodná para zo vzduchu kondenzáciou vytvára na stenách pohára kvapky vody. Z rovnakého dôvodu vidíte v chladných dňoch stekať kvapky vody po vnútornej strane zarosenej okennej tabule.
Voda sa zdá byť neškodná. A stáva sa, že voda vybuchne ako pušný prach. Áno, to je svinstvo. Voda je dvadsaťkrát nebezpečnejšia ako pušný prach, ak s ňou neviete narábať. Stal sa prípad, keď voda vyhodila do vzduchu celý päťposchodový dom a zabila dvadsaťtri ľudí. Bolo to v Amerike asi pred štyridsiatimi rokmi Ako sa to mohlo stať? Faktom je, že tento dom bol továreň. Na spodnom poschodí bol do veľkej piecky zapichnutý obrovský kotol. Bolo v ňom toľko vody ako vo veľkom rybníku. Keď sa piecka zakúrila, voda v kotli zovrela a para išla potrubím do parného stroja. Raz strojník zízal a nečerpal vodu včas. V bojleri zostáva veľmi málo vody. Ale kachle sa naďalej zahrievali. Z toho sa steny kotla zahriali. Šofér na to nemyslel – vzal to a do rozpáleného kotla nalial vodu. Viete, čo sa stane, keď nalejete vodu na horúce železo? Okamžite sa zmení na paru. To isté sa stalo aj tu. Všetka voda sa zmenila na paru, v kotli sa nahromadilo priveľa pary, kotol to nevydržal a praskol. Stalo sa to ešte horšie: v Nemecku raz vybuchlo dvadsaťdva kotlov naraz. Všetky domy naokolo boli zničené. Úlomky kotlov ležali vo vzdialenosti pol kilometra od miesta výbuchu. Aká strašná je vodná para! Môže voda vyhodiť dom do vzduchu?
Zariadenia Ako sú usporiadané? Ako použiť? Čo sa meria?
ZÁHADAMI Medveď zareval cez všetky hory, všetky moria. Čo to je? 1. PIESEŇ 2. HROM 3. SHOROCH Aké veľké sú vodné melóny, aké malé sú jablká. Nevedia hovoriť, ale vedia určiť váhu. Prechádza cez nos do hrude A reverz drží cestu. Je neviditeľný, a predsa bez neho nemôžeme žiť.
Povie všetko, aj keď bez jazyka, Keď bude jasno a kedy - mraky. Vonku búrka, silný dážď. Ktorý jav zaznamenáme ako prvý: budeme počuť hrom alebo vidieť blesk?
Držím teplo, chladím, v akcii vám vymením rúru a chladničku. Sneh a ľad sa tam trblietajú, žije tam samotná zima. Železná veľryba pod vodou, Deň a noc, veľryba nespí Deň a noc pod vodou Chráni váš pokoj.
Čo je potrebné urobiť, aby jedna z plachiet padla skôr ako druhá? Odpoveď. Jedno z riešení: pokrčte jeden list, objem sa zmenší, korpus bude padať rýchlejšie.
Fyzikálne nástroje
fyzikálne javy blesk trenie zotrvačnosť pohyb dúha molekula
SNAŽTE SA VEDE VŠETKO HĽBŠIE POCHOPIŤ, POZNAŤ VEČNÝ Smäd chradnúť. LEN PRVÉ VEDOMOSTI ZA VÁS VYŽIARI SVETLO, VIETE: VEDOMOSTI NEEXISTUJÚ LIMITY. Ferdowsi (perzský a tadžický básnik, 940-1030)
Ekológia života: Vyzbrojení týmito znalosťami určite nespadnete do pasce mýtov, nekúpite si šarlatánsky prístroj a budete môcť sebavedomo odpovedať na detské otázky v duchu „Prečo je nebo modré?“.
Kniha Louisa Bloomfielda How Everything Works. Fyzikálne zákony v našom živote. Poďme si povedať, prečo sa oplatí čítať – najmä ak sa vám fyzika zdá byť niečo nudné a nepochopiteľné.
Keď ráno vstaneme z pružinového matraca, zapneme rýchlovarnú kanvicu, zohrejeme si ruky na šálke kávy a robíme desiatky ďalších každodenných vecí, málokedy premýšľame o tom, ako presne sa to všetko deje. Možno, že v niekoho pamäti Ohmov zákon alebo gimletovo pravidlo trčí ako osamelý fragment (dobre, ak si vôbec pamätáte, že "gimlet" je skrutka, nie priezvisko).
Zďaleka nie je vždy jasné, v ktorých momentoch života sa stretávame so súčasnou silou a momentom hybnosti.
Samozrejme, sú tu vedci, technici a geekovia. Sme dokonca pripravení veriť, že existujú ľudia, ktorí jednoducho učili fyziku v škole veľmi dobre (náš rešpekt k nim). Nebude pre nich ťažké povedať, ako presne funguje žiarovka alebo solárna batéria, a pri pohľade na otáčajúce sa koleso bicykla vysvetliť, kde je statické trenie a kde klzné trenie. Povedzme si však úprimne, väčšina ľudí má o tomto všetkom veľmi nejasné predstavy.
Zdroj: pinterest
Z tohto dôvodu sa zdá, akoby sa prírodné predmety a mechanizmy správali tak či onak vplyvom nejakých magických síl. Každodenné porozumenie príčinám a následkom môže ochrániť pred niektorými chybami (napríklad nevkladať jedlo zabalené vo fólii do mikrovlnky), no hlbšie pochopenie fyzikálnych a chemických procesov vám umožní lepšie pochopiť, čo je čo, a argumentovať svoje rozhodnutia.
Louis Bloomfield je profesor na University of Virginia a výskumník v oblasti atómovej fyziky, fyziky kondenzovaných látok a optiky.
Už v mladosti si za hlavnú metódu štúdia sveta vyberal experimenty, pričom inšpiráciu pre vedu čerpal z každodenných vecí. Bloomfield sa snaží sprístupniť vedomosti mnohým ľuďom a nie hŕstke špecialistov, vyučuje, vystupuje v televízii a píše literatúru faktu.
Hlavnou úlohou knihy „Ako to všetko funguje. Fyzikálne zákony v našom živote“ - vyvrátiť myšlienku fyziky ako nudnej a nedotknutej vedy a objasniť, že opisuje skutočné javy, ktoré možno vidieť, dotýkať sa ich a cítiť.
Vždy mi bolo záhadou, prečo sa fyzika tradične vyučuje ako abstraktná veda – veď študuje materiálny svet a zákony, ktoré ho riadia. Som presvedčený o opaku: ak bude fyzika ochudobnená o nespočetné množstvo príkladov zo živého, reálneho sveta, nebude to mať ani základ, ani formu – ako kokteil bez pohára.
Louis Bloomfield
Hovoríme o pohybe telies, mechanických zariadeniach, teple a mnohom inom. Namiesto toho, aby autor začal teóriou, vychádza z vecí okolo nás, s ich pomocou formuluje zákony a princípy. Východiskom sú kolotoče, horské dráhy, inštalatérstvo, teplé oblečenie, audio prehrávače, lasery a LED diódy, teleskopy a mikroskopy...
Tu je niekoľko príkladov z knihy, v ktorých autor vysvetľuje mechaniku jednoduchých vecí.
Prečo sa korčuliari pohybujú rýchlo?
Korčule sú pohodlný spôsob, ako sa porozprávať o princípoch pohybu. Dokonca aj Galileo Galilei formuloval, že telesá majú tendenciu pohybovať sa rovnomerne a priamočiaro v neprítomnosti vonkajších síl, či už ide o odpor vzduchu alebo povrchové trenie. Korčule sú schopné takmer úplne eliminovať trenie, takže po ľade kĺžete s ľahkosťou. Objekt v pokoji má tendenciu zostať na mieste, zatiaľ čo objekt v pohybe má tendenciu pohybovať sa ďalej. Toto sa nazýva zotrvačnosť.
Ako strihajú nožnice
Pohybom krúžkov nožníc vytvárate momenty sily, pôsobením ktorých sa čepele zatvoria a prestrihnú papier. Papier má tendenciu odtláčať čepele od seba v dôsledku momentov síl, ktoré čepele „rozťahujú“. Ak použijete dostatočne veľkú silu, prevládnu „posúvacie“ momenty síl nad „prinášajúcimi“. Výsledkom je, že čepele nožníc získajú uhlové zrýchlenie, začnú sa otáčať, zatvárať a rezať list papiera.
Zdroj: PexelsČo sa deje v ražni
Ak sa jeden koniec kovovej tyče zahreje, atómy v tejto časti tyče budú vibrovať intenzívnejšie ako na studenom konci a kov začne odvádzať teplo z horúceho konca na studený. Časť tohto tepla sa prenáša v dôsledku interakcie susedných atómov, ale väčšinu z neho prenesú mobilné elektróny, ktoré prenášajú tepelnú energiu na veľké vzdialenosti od jedného atómu k druhému.
Ako sa zatĺkajú klince
Všetka hybná sila, ktorú udeľujete kladivu švihom, sa počas krátkeho úderu prenesie na klinec. Pretože doba prenosu hybnosti je krátka, zo strany kladiva musí byť vyvinutá veľmi veľká sila, aby jeho hybnosť prešla na klinec. Táto sila nárazu zatlačí klinec do dosky.
Prečo sa balóny zahrievajú?
Na naplnenie balóna horúcim vzduchom je potrebných menej častíc ako na jeho naplnenie studeným vzduchom. Častica horúceho vzduchu sa totiž v priemere pohybuje rýchlejšie, častejšie sa zráža a zaberá viac miesta ako častica studeného vzduchu. Preto balón naplnený horúcim vzduchom váži menej ako ten istý balón naplnený studeným vzduchom. Ak je hmotnosť lopty dostatočne malá, výsledná sila smeruje nahor a lopta stúpa.
Prečo loptička lieta stále rovnako o
Bedmintonový loptový loptičku vždy letí hlavou napred, pretože výsledná tlaková sila pôsobí v jeho ťažisku, v určitej vzdialenosti od jeho ťažiska. Ak sa náhle perie náhodou ocitne pred hlavou, odpor vzduchu vytvorí moment sily vzhľadom na ťažisko a vráti všetko na svoje miesto.
Čo robí vodu tvrdou
Za tvrdú vodu sa považuje voda, v ktorej obsah kladne nabitých iónov vápnika a horčíka presahuje 120 mg na liter. Ióny týchto a niektorých ďalších kovov viažu záporné ióny mydla a vytvárajú nerozpustnú penu, ktorá sa ukladá ako špinavý povlak na umývadle, sprchovej hlavici, vani, v práčke a na oblečení. Po začatí umývania mydlom v tvrdej vode buďte pripravení na nepríjemné prekvapenia. publikovaný
Toto vás bude zaujímať:
Daniel Kahneman: Myslenie a myslenie – aký je rozdiel
Ani jedna oblasť ľudskej činnosti sa nezaobíde bez exaktných vied. A bez ohľadu na to, aké zložité sú medziľudské vzťahy, tiež sa riadia týmito zákonmi. ponúka zapamätať si fyzikálne zákony, s ktorými sa človek stretáva a zažíva každý deň svojho života.
Najjednoduchší, ale najdôležitejší zákon je Zákon zachovania a premeny energie.
Energia akéhokoľvek uzavretého systému zostáva konštantná pre všetky procesy prebiehajúce v systéme. A my sme v takom uzavretom systéme a sme. Tie. koľko dávame, toľko dostávame. Ak chceme niečo získať, musíme pred tým dať rovnakú sumu. A nič iné!
A my, samozrejme, chceme dostať veľký plat, ale nie chodiť do práce. Niekedy vzniká ilúzia, že „blázni majú šťastie“ a mnohým padá šťastie na hlavu. Prečítajte si akúkoľvek rozprávku. Hrdinovia musia neustále prekonávať obrovské ťažkosti! Potom plávať v studenej vode, potom vo vriacej vode.
Muži priťahujú pozornosť žien dvorením. Ženy sa zasa starajú o týchto mužov a deti. Atď. Takže, ak chcete niečo získať, najprv si dajte námahu.
Sila akcie sa rovná sile reakcie.
Tento fyzikálny zákon v zásade odráža predchádzajúci. Ak osoba spáchala negatívny čin - vedomý alebo nie - a potom dostal odpoveď, t.j. opozície. Niekedy sú príčina a následok oddelené v čase a vy nemôžete okamžite pochopiť, odkiaľ vietor fúka. Hlavne si musíme uvedomiť, že nič sa nedeje len tak.
Zákon páky.
Archimedes zvolal: Dajte mi oporu a ja pohnem Zemou!". Ak zvolíte správnu páku, môžete uniesť akúkoľvek váhu. Vždy by ste mali odhadnúť, ako dlho bude páka potrebná na dosiahnutie tohto alebo toho cieľa a urobiť si záver pre seba, stanoviť si priority: musíte vynaložiť toľko úsilia na vytvorenie správnej páky a presunúť túto váhu, alebo je to tak? jednoduchšie nechať to tak a robiť iné činnosti.
Pravidlo gimletu.
Pravidlom je, že udáva smer magnetického poľa. Toto pravidlo odpovedá na večnú otázku: kto je na vine? A upozorňuje, že za všetko, čo sa nám deje, si môžeme sami. Nech je to akokoľvek urážlivé, nech je to akokoľvek ťažké, nech sa to na prvý pohľad zdá akokoľvek nespravodlivé, vždy si musíme byť vedomí toho, že od samého začiatku sme boli príčinou my sami.
zákon nechtov.
Keď chce človek zatĺcť klinec, neklope niekde pri klinci, ale presne po hlavičke klinca. Ale samotné klince do stien nelezú. Vždy si musíte vybrať správne kladivo, aby ste si nezlomili klinec perlíkom. A pri bodovaní je potrebné vypočítať úder, aby sa klobúk neohol. Nech je to jednoduché, starajte sa jeden o druhého. Naučte sa myslieť na svojho blížneho.
A nakoniec zákon entropie.
Entropia je mierou neusporiadanosti systému. Inými slovami, čím väčší chaos v systéme, tým väčšia entropia. Presnejšia formulácia: pri spontánnych procesoch vyskytujúcich sa v systémoch sa entropia vždy zvyšuje. Všetky spontánne procesy sú spravidla nezvratné. Vedú k skutočným zmenám v systéme a nie je možné ho vrátiť do pôvodného stavu bez vynaloženia energie. Zároveň nie je možné presne (100%) zopakovať jeho počiatočný stav.
Aby sme lepšie pochopili, o akom poriadku a neporiadku hovoríme, založme si experiment. Nasypte čierne a biele pelety do sklenenej nádoby. Najprv dáme čiernych, potom bielych. Pelety budú usporiadané v dvoch vrstvách: čierna na dne, biela na vrchu - všetko je v poriadku. Potom nádobu niekoľkokrát pretrepte. Pelety sa rovnomerne premiešajú. A bez ohľadu na to, ako veľmi budeme potom touto nádobou triasť, je nepravdepodobné, že by sme dosiahli, aby boli pelety opäť usporiadané v dvoch vrstvách. Tu to je, entropia v akcii!
Stav, kedy boli pelety usporiadané v dvoch vrstvách, sa považuje za usporiadaný. Za neusporiadaný sa považuje stav, keď sú pelety rovnomerne premiešané. Návrat do usporiadaného stavu si vyžaduje takmer zázrak! Alebo opakovaná starostlivá práca s peletami. A narobiť v banke zmätok si nevyžaduje takmer žiadne úsilie.
Koleso auta. Keď je nafúknutá, má prebytok voľnej energie. Koleso sa môže pohybovať, čo znamená, že funguje. Toto je rozkaz. Čo ak prepichnete koleso? Tlak v ňom klesne, voľná energia „odíde“ do prostredia (rozptýli sa) a takéto koleso už nebude schopné fungovať. Toto je chaos. Vrátiť systém do pôvodného stavu, t.j. aby ste dali veci do poriadku, musíte urobiť veľa práce: prilepiť kameru, namontovať koleso, napumpovať ho atď., Potom je to opäť nevyhnutná vec, ktorá sa môže hodiť.
Teplo sa prenáša z horúceho telesa na studené a nie naopak. Opačný proces je teoreticky možný, ale prakticky sa to nikto nepodujme, pretože bude potrebné obrovské úsilie, špeciálne inštalácie a vybavenie.
Aj v spoločnosti. Ľudia starnú. Domy chátrajú. Skaly klesajú do mora. Galaxie sú rozptýlené. Akákoľvek realita, ktorá nás obklopuje, má spontánne tendenciu k neporiadku.
Ľudia však často hovoria o poruche ako o slobode: Nie, nechceme poriadok! Daj nám takú slobodu, aby si každý mohol robiť, čo chce!» Ale keď si každý robí, čo chce, toto nie je sloboda – to je chaos. V našej dobe mnohí chvália neporiadok, podporujú anarchiu – jedným slovom všetko, čo ničí a rozdeľuje. Ale sloboda nie je v chaose, sloboda je presne v poriadku.
Organizáciou svojho života si človek vytvára rezervu voľnej energie, ktorú potom využíva na realizáciu svojich plánov: práca, štúdium, rekreácia, kreativita, šport atď. Inými slovami, stavia sa proti entropii. Ako inak by sme za posledných 250 rokov mohli nahromadiť toľko materiálnych hodnôt?!
Entropia je mierou neporiadku, mierou nezvratného rozptylu energie. Čím viac entropie, tým viac neporiadku. Dom, v ktorom nikto nebýva, chátra. Železo časom hrdzavie, auto starne. Rozpadnú sa vzťahy, ktoré nikoho nezaujímajú. Také je všetko ostatné v našom živote, úplne všetko!
Prirodzeným stavom prírody nie je rovnováha, ale nárast entropie. Tento zákon neúprosne funguje v živote jedného človeka. Na zvýšenie svojej entropie nemusí nič robiť, deje sa to spontánne, podľa zákona prírody. Aby ste znížili entropiu (poruchu), musíte vynaložiť veľké úsilie. To je akási facka hlúpo pozitívnym ľuďom (pod ležiacim kameňom a netečie voda), ktorých je tu naozaj veľa!
Udržanie úspechu si vyžaduje neustále úsilie. Ak sa nevyvíjame, degradujeme. A aby sme si zachovali to, čo sme mali predtým, musíme dnes urobiť viac ako včera. Veci sa dajú udržiavať v poriadku a dokonca aj vylepšovať: ak farba na dome vybledla, môže byť premaľovaný a dokonca krajší ako predtým.
Ľudia by sa mali snažiť „pacifikovať“ svojvoľné deštruktívne správanie, ktoré prevláda všade v modernom svete, snažiť sa znížiť stav chaosu, ktorý sme rozptýlili do veľkolepých hraníc. A to je fyzikálny zákon, a nie len reči o depresii a negatívnom myslení. Všetko sa buď vyvíja, alebo degraduje.
Živý organizmus sa rodí, vyvíja a umiera a nikto nikdy nepozoroval, že po smrti ožíva, omladzuje a vracia sa do semena alebo lona. Keď hovoria, že minulosť sa nikdy nevráti, potom, samozrejme, majú na mysli predovšetkým tieto životne dôležité javy. Vývoj organizmov nastavuje kladný smer šípky času a zmena z jedného stavu systému do druhého prebieha vždy rovnakým smerom pre všetky procesy bez výnimky.
Valerián Chupin
Zdroj informácií: Tchaikovsky.News
Komentáre (3)
Bohatstvo modernej spoločnosti rastie a bude rásť v čoraz väčšej miere, predovšetkým prostredníctvom univerzálnej práce. Priemyselný kapitál bol prvou historickou formou spoločenskej výroby, kedy sa začala intenzívne využívať univerzálna práca. A najprv ten, ktorý dostal zadarmo. Veda, ako poznamenal Marx, nestála kapitál nič. V skutočnosti ani jeden kapitalista nezaplatil odmenu ani Archimedesovi, ani Cardanovi, ani Galileovi, ani Huygensovi, ani Newtonovi za praktické využitie ich myšlienok. Ale je to práve priemyselný kapitál, ktorý v masovom meradle začína využívať mechanickú technológiu, a tým aj všeobecnú prácu v nej stelesnenú. Marx K, Engels F. Soch., zväzok 25, časť 1, s. 116.
Vedci z planéty Zem sa pomocou množstva nástrojov snažia opísať, ako funguje príroda a vesmír ako celok. Že prídu na zákony a teórie. V čom je rozdiel? Vedecký zákon možno často zredukovať na matematický výrok, napríklad E = mc²; toto tvrdenie je založené na empirických údajoch a jeho pravdivosť je spravidla obmedzená na určitý súbor podmienok. V prípade E = mc² - rýchlosť svetla vo vákuu.
Vedecká teória sa často snaží syntetizovať súbor faktov alebo pozorovaní konkrétnych javov. A vo všeobecnosti (ale nie vždy) existuje jasné a overiteľné vyhlásenie o tom, ako príroda funguje. Vôbec nie je potrebné redukovať vedeckú teóriu na rovnicu, ale predstavuje niečo zásadné o fungovaní prírody.
Zákony aj teórie závisia od základných prvkov vedeckej metódy, ako je vytváranie hypotéz, vykonávanie experimentov, hľadanie (alebo nenachádzanie) empirických dôkazov a vyvodzovanie záverov. Koniec koncov, vedci musia byť schopní replikovať výsledky, ak sa má experiment stať základom pre všeobecne uznávaný zákon alebo teóriu.
V tomto článku sa pozrieme na desať vedeckých zákonov a teórií, ktoré môžete oprášiť aj v prípade, že napríklad skenovací elektrónový mikroskop až tak často nepoužívate. Začnime výbuchom a skončíme neistotou.
Ak stojí za to poznať aspoň jednu vedeckú teóriu, tak nech vysvetlí, ako sa vesmír dostal do súčasného stavu (alebo ho nedosiahol). Na základe štúdií Edwina Hubbla, Georgesa Lemaitra a Alberta Einsteina teória veľkého tresku predpokladá, že vesmír začal pred 14 miliardami rokov masívnou expanziou. V určitom bode bol vesmír uzavretý v jednom bode a zahŕňal všetku hmotu súčasného vesmíru. Tento pohyb pokračuje dodnes a samotný vesmír sa neustále rozpína.
Teória veľkého tresku získala širokú podporu vo vedeckých kruhoch po tom, čo Arno Penzias a Robert Wilson v roku 1965 objavili kozmické mikrovlnné pozadie. Pomocou rádioteleskopov dvaja astronómovia zachytili kozmický šum alebo statickú elektrinu, ktorá sa časom nerozptýli. Dvojica vedcov v spolupráci s výskumníkom Robertom Dicke z Princetonu potvrdila Dickeho hypotézu, že pôvodný Veľký tresk po sebe zanechal nízkoúrovňové žiarenie, ktoré možno nájsť v celom vesmíre.
Hubbleov zákon o kozmickej expanzii
Držme Edwina Hubblea na chvíľu. Kým v 20. rokoch zúrila Veľká hospodárska kríza, Hubble robil prelomový astronomický výskum. Nielenže dokázal, že okrem Mliečnej dráhy existovali aj iné galaxie, ale tiež zistil, že tieto galaxie sa ponáhľali preč od našej vlastnej, tento pohyb nazval ustupujúci.
Aby bolo možné kvantifikovať rýchlosť tohto galaktického pohybu, Hubble navrhol zákon kozmickej expanzie, známy ako Hubbleov zákon. Rovnica vyzerá takto: rýchlosť = H0 x vzdialenosť. Rýchlosť je rýchlosť recesie galaxií; H0 je Hubbleova konštanta alebo parameter, ktorý udáva rýchlosť rozpínania vesmíru; vzdialenosť je vzdialenosť jednej galaxie od tej, s ktorou sa porovnáva.
Hubbleova konštanta sa už nejaký čas počítala pri rôznych hodnotách, no momentálne sa drží na 70 km/s za megaparsek. Pre nás to nie je až také dôležité. Dôležité je, že zákon je pohodlný spôsob, ako merať rýchlosť galaxie vzhľadom na našu vlastnú. A čo je dôležitejšie, zákon stanovil, že vesmír pozostáva z mnohých galaxií, ktorých pohyb možno vysledovať až po Veľký tresk.
Keplerove zákony pohybu planét
Po stáročia vedci bojovali medzi sebou a náboženskými vodcami o obežných dráhach planét, najmä o tom, či sa točia okolo Slnka. V 16. storočí Copernicus predložil svoj kontroverzný koncept heliocentrickej slnečnej sústavy, v ktorej sa planéty otáčajú okolo Slnka a nie okolo Zeme. Až Johannes Kepler, ktorý čerpal z prác Tycha Braheho a ďalších astronómov, však priniesol jasný vedecký základ pre pohyb planét.
Keplerove tri zákony pohybu planét, vyvinuté na začiatku 17. storočia, popisujú pohyb planét okolo Slnka. Prvý zákon, niekedy nazývaný aj zákon o dráhach, hovorí, že planéty obiehajú okolo Slnka po eliptickej dráhe. Druhý zákon, zákon plôch, hovorí, že čiara spájajúca planétu so Slnkom tvorí v pravidelných intervaloch rovnaké plochy. Inými slovami, ak zmeriate plochu vytvorenú nakreslenou čiarou od Zeme k Slnku a budete sledovať pohyb Zeme počas 30 dní, plocha bude rovnaká bez ohľadu na polohu Zeme vzhľadom na pôvod.
Tretí zákon, zákon periód, vám umožňuje stanoviť jasný vzťah medzi obežnou dobou planéty a vzdialenosťou od Slnka. Vďaka tomuto zákonu vieme, že planéta, ktorá je relatívne blízko Slnka, ako Venuša, má oveľa kratšiu obežnú dobu ako vzdialené planéty ako Neptún.
Univerzálny zákon gravitácie
To môže byť rovnaký kurz ako dnes, ale pred viac ako 300 rokmi Sir Isaac Newton navrhol revolučnú myšlienku: akékoľvek dva objekty, bez ohľadu na ich hmotnosť, na seba vyvíjajú gravitačnú príťažlivosť. Tento zákon predstavuje rovnica, s ktorou sa mnohí školáci stretávajú vo vyšších ročníkoch fyziky a matematiky.
F = G × [(m1m2)/r²]
F je gravitačná sila medzi dvoma objektmi, meraná v newtonoch. M1 a M2 sú hmotnosti dvoch objektov, zatiaľ čo r je vzdialenosť medzi nimi. G je gravitačná konštanta, v súčasnosti vypočítaná ako 6,67384(80) 10 −11 alebo N m² kg −2.
Výhodou univerzálneho gravitačného zákona je, že vám umožňuje vypočítať gravitačnú príťažlivosť medzi ľubovoľnými dvoma objektmi. Táto schopnosť je mimoriadne užitočná, keď vedci napríklad vypustia na obežnú dráhu satelit alebo určujú kurz Mesiaca.
Newtonove zákony
Keď už sme pri téme jedného z najväčších vedcov, ktorí kedy žili na Zemi, povedzme si o ďalších slávnych Newtonových zákonoch. Jeho tri zákony pohybu tvoria podstatnú časť modernej fyziky. A ako mnohé iné fyzikálne zákony sú elegantné vo svojej jednoduchosti.
Prvý z troch zákonov hovorí, že objekt v pohybe zostáva v pohybe, pokiaľ naň nepôsobí vonkajšia sila. V prípade lopty kotúľajúcej sa po podlahe môže byť vonkajšou silou trenie medzi loptou a podlahou, alebo to môže byť chlapec, ktorý udrie do lopty v opačnom smere.
Druhý zákon stanovuje vzťah medzi hmotnosťou predmetu (m) a jeho zrýchlením (a) v tvare rovnice F = m x a. F je sila meraná v newtonoch. Je to tiež vektor, čo znamená, že má smerovú zložku. Guľa, ktorá sa kotúľa po podlahe, má vďaka zrýchleniu špeciálny vektor v smere svojho pohybu a ten sa berie do úvahy pri výpočte sily.
Tretí zákon je celkom zmysluplný a mal by vám byť známy: na každú akciu existuje rovnaká a opačná reakcia. To znamená, že pri každej sile pôsobiacej na predmet na povrchu je predmet odpudzovaný rovnakou silou.
Zákony termodynamiky
Britský fyzik a spisovateľ C.P. Snow raz povedal, že nevedec, ktorý nepozná druhý zákon termodynamiky, je ako vedec, ktorý nikdy nečítal Shakespeara. Snowov teraz slávny výrok zdôraznil dôležitosť termodynamiky a potrebu, aby ju poznali aj ľudia ďaleko od vedy.
Termodynamika je veda o tom, ako energia funguje v systéme, či už ide o motor alebo zemské jadro. Dá sa zredukovať na niekoľko základných zákonov, ktoré Snow načrtol takto:
- Nemôžete vyhrať.
- Stratám sa nevyhnete.
- Hru nemôžete opustiť.
Poďme sa na to trochu pozrieť. Snow tým, že nemôžete vyhrať, chcel povedať, že keďže hmota a energia sú zachované, nemôžete získať jednu bez toho, aby ste druhú nestratili (to znamená E=mc²). Znamená to tiež, že na chod motora potrebujete dodávať teplo, no pri absencii dokonale uzavretého systému určité množstvo tepla nevyhnutne unikne do otvoreného sveta, čo vedie k druhému zákonu.
Druhý zákon – straty sú nevyhnutné – znamená, že kvôli zvyšujúcej sa entropii sa nemôžete vrátiť do predchádzajúceho energetického stavu. Energia sústredená na jednom mieste bude vždy smerovať k miestam s nižšou koncentráciou.
Napokon, tretí zákon – z hry sa nedá vystúpiť – hovorí o najnižšej teoreticky možnej teplote – mínus 273,15 stupňov Celzia. Keď systém dosiahne absolútnu nulu, pohyb molekúl sa zastaví, čo znamená, že entropia dosiahne najnižšiu hodnotu a nebude existovať ani kinetická energia. Ale v skutočnom svete je nemožné dosiahnuť absolútnu nulu - len veľmi blízko k nej.
Sila Archimedes
Po tom, čo staroveký Grék Archimedes objavil jeho princíp vztlaku, údajne zakričal "Heuréka!" (Nájdený!) a nahý bežal po Syrakúzach. Tak hovorí legenda. Objav bol taký dôležitý. Legenda tiež hovorí, že Archimedes objavil princíp, keď si všimol, že voda vo vani stúpa, keď je do nej ponorené telo.
Podľa Archimedovho princípu vztlaku sa sila pôsobiaca na ponorený alebo čiastočne ponorený predmet rovná hmotnosti tekutiny, ktorú predmet vytlačí. Tento princíp má prvoradý význam pri výpočtoch hustoty, ako aj pri navrhovaní ponoriek a iných zaoceánskych plavidiel.
Evolúcia a prirodzený výber
Teraz, keď sme vytvorili niektoré zo základných pojmov o tom, ako vesmír vznikol a ako fyzikálne zákony ovplyvňujú náš každodenný život, obráťme svoju pozornosť na ľudskú podobu a zistime, ako sme sa dostali do tohto bodu. Podľa väčšiny vedcov má všetok život na Zemi spoločného predka. Aby sa však medzi všetkými živými organizmami vytvoril taký obrovský rozdiel, niektoré z nich sa museli zmeniť na samostatný druh.
Vo všeobecnom zmysle k tejto diferenciácii došlo v procese evolúcie. Populácie organizmov a ich črty prešli mechanizmami, ako sú mutácie. Tí, ktorí mali viac znakov prežitia, ako napríklad hnedé žaby, ktoré sa maskujú v močiaroch, boli prirodzene vybrané na prežitie. Odtiaľ pochádza pojem prirodzený výber.
Tieto dve teórie môžete znásobiť mnohokrát a v skutočnosti to Darwin urobil v 19. storočí. Evolúcia a prírodný výber vysvetľujú obrovskú rozmanitosť života na Zemi.
Všeobecná teória relativity
Albert Einstein bol a zostáva najdôležitejším objavom, ktorý navždy zmenil náš pohľad na vesmír. Einsteinovým hlavným prelomom bolo vyhlásenie, že priestor a čas nie sú absolútne a gravitácia nie je len sila aplikovaná na objekt alebo hmotu. Gravitácia skôr súvisí so skutočnosťou, že hmotnosť deformuje samotný priestor a čas (časopriestor).
Aby to malo zmysel, predstavte si, že jazdíte po Zemi v priamej línii vo východnom smere, povedzme, zo severnej pologule. Po chvíli, ak chce niekto presne určiť vašu polohu, budete oveľa na juh a východ od svojej pôvodnej polohy. Je to preto, že Zem je zakrivená. Ak chcete jazdiť priamo na východ, musíte vziať do úvahy tvar Zeme a jazdiť pod uhlom mierne na sever. Porovnajte okrúhlu guľu a list papiera.
Priestor je takmer rovnaký. Pasažierom rakety letiacej okolo Zeme bude napríklad zrejmé, že letia vo vesmíre po priamke. V skutočnosti sa však časopriestor okolo nich krúti pod vplyvom zemskej gravitácie, čo spôsobuje, že sa pohybujú vpred a zostávajú na obežnej dráhe Zeme.
Einsteinova teória mala obrovský vplyv na budúcnosť astrofyziky a kozmológie. Vysvetlila malú a neočakávanú anomáliu na obežnej dráhe Merkúra, ukázala, ako sa hviezdne svetlo ohýba, a položila teoretické základy pre čierne diery.
Heisenbergov princíp neurčitosti
Einsteinova expanzia relativity nás naučila viac o tom, ako vesmír funguje a pomohla položiť základy kvantovej fyziky, čo viedlo k úplne nečakaným rozpakom teoretickej vedy. V roku 1927 zistenie, že všetky zákony vesmíru sú v určitom kontexte flexibilné, viedlo k prekvapivému objavu nemeckého vedca Wernera Heisenberga.
Na základe svojho princípu neurčitosti si Heisenberg uvedomil, že nie je možné poznať dve vlastnosti častice súčasne s vysokou úrovňou presnosti. Môžete poznať polohu elektrónu s vysokou presnosťou, ale nie jeho hybnosť a naopak.
Neskôr Niels Bohr urobil objav, ktorý pomohol vysvetliť Heisenbergov princíp. Bohr zistil, že elektrón má vlastnosti častice aj vlny. Tento koncept sa stal známym ako dualita vlny a častíc a vytvoril základ kvantovej fyziky. Preto, keď meriame polohu elektrónu, definujeme ho ako časticu v určitom bode v priestore s neurčitou vlnovou dĺžkou. Keď meriame hybnosť, považujeme elektrón za vlnu, čo znamená, že môžeme poznať amplitúdu jeho dĺžky, ale nie polohu.