В современном мире значение физики чрезвычайно велико. Всё то, чем отличается современное общество от общества прошлых веков, появилось в результате применения на практике физических открытий.
Сегодня вы увидите 5 удивительных физических явлений и эффектов.
Эффект Мейснера
Хаотичное движение атомов проводника препятствует прохождению электрического тока. Сопротивление проводника уменьшается с уменьшением температуры. При дальнейшем снижении температуры проводника наблюдается полное уменьшение сопротивление и явление сверхпроводимости.
При некоторой температуре (близкой 0K) сопротивление проводника резко падает до нуля. Это явление называется сверхпроводимостью. Однако, в сверхпроводниках наблюдается также другое явление — эффект Мейснера. Проводники в сверхпроводящем состоянии обнаруживают необычное свойство. Из объема сверхпроводника полностью вытесняется магнитное поле.
Проводник в сверхпроводящем состоянии, в отличие от идеального проводника, ведет себя как диамагнетик. Внешнее магнитное поле вытесняется из объема сверхпроводника. Тогда если поместить магнит над сверхпроводником, магнит зависает в воздухе.
Возникновение этого эффекта связано с тем, что при внесении сверхпроводника в магнитное поле в нем возникают вихревые токи индукции, магнитное поле которых полностью компенсирует внешнее поле (как в любом диамагнетике). Но индуцированное магнитное поле само также создает вихревые токи, направление которых противоположно токам индукции по направлению и равно по величине. В результате в объеме сверхпроводника отсутствуют и магнитное поле и ток. Объем сверхпроводника экранируется тонким приповерхностным слоем — скин-слоем — на толщину которого (порядка 10-7-10-8 м) проникает магнитное поле и в котором происходит его компенсация.
Короче говоря, визуализация эффекта Мейснера заключается в левитации магнита над сильно охлажденным сверхпроводником.
Китайский волчок
Китайский волчок, он же волчок Томсона представляет собой шарик со срезанным шаровым сегментом высотой около или чуть больше половины радиуса сферы. К плоскости среза присоединена цилиндрическая ручка, которая выступает за сферическую поверхность шарика. При сообщении китайскому волчку вращательного импульса (кинетического момента) вокруг оси, проходящей через центр шарика и совпадающей с осью цилиндрической ручки, направленной вначале вертикально вверх, он, достаточно быстро приподнимаясь, переворачивается на 180°, приподнимается на торец ручки и в этом положении, опираясь на свою шейку, направленную теперь вертикально вниз, продолжает устойчивое вращение. Это вращение на торце ручки длится до момента, пока сила трения не «победит» кинетический момент, и кинетическая энергия не перейдет в тепловую энергию. В этом состоит суть явления.
Эффект Магнуса
Все видели как в футболе или теннисе мяч летит по невероятной траектории. Почему так происходит? Сейчас и узнаем.
Этот эффект открыл немецкий физик Генрих Магнус в 1853 году. Суть явления в том, что мяч при вращении создает вокруг себя вихревое движение воздуха. С одной стороны объекта направление вихря совпадает с направлением обтекающего потока и скорость движения среды с этой стороны увеличивается. С другой стороны объекта направление вихря противоположно направлению движения потока, и скорость движения среды уменьшается. Эта разность скоростей порождает поперечную силу, которая меняет траекторию полета. Явление часто применяется в спорте, например, специальные удары: топ-спин, сухой лист в футболе или система Hop-Up в страйкболе
Эффект Бифельда-Брауна
Эффект Бифельда-Брауна – это электрическое явление, при котором возникает ионный ветер, способный поддерживать левитацию отдельных предметов. Он был открыт в 1921 году физиком Томасом Брауном, который работал в лаборатории профессора Бифельда, поэтому явление и получило название в честь обоих ученых.
Эффект относится к электрическим явлениям, и не имеет никакого отношения к реактивным. В нем обеспечивается движение активного типа. Со стороны эффект выглядит завораживающе. При подаче напряжения между двумя электродами создается невидимая сила, способная поднимать в воздух и постоянно удерживать неподвижно в одном месте различные предметы, которые принято называть лифтер или ионолет.
В сильных электрических полях с постоянным током происходит ионизация ионов, которые присутствуют в воздухе. Для этого используются два электрода, один из которых обязательно должен быть заостренным или тонким. Именно возле него происходит максимальная ионизация воздуха, что создает мощный поток. При соблюдении главного условия, а именно подачи 1 кВт на 1мм зазора между электродами, силы ионного ветра достаточно, чтобы приподнимать вверх и поддерживать левитацию легких токопроводящих предметов.
Официально утверждается, что данное явление возможно только в условиях атмосферы. При запуске оборудования в вакууме с соблюдением условия 1 кВт на 1мм зазора между электродами, эффект не наблюдается. Это является главным доказательством того, что левитация поддерживается благодаря присутствующим в воздухе иона.
Эффект Джанибекова
Эффект Джанибекова – интересное открытие нашего времени. Дважды герой Советского Союза, генерал-майор авиации Владимир Александрович Джанибеков заслуженно считается самым опытным космонавтом СССР. Он совершил наибольшее количество полетов – пять, причем все в качестве командира корабля. Владимиру Александровичу принадлежит открытие одного любопытного эффекта, названного его именем – т.н. эффекта Джанибекова, который был обнаружен им в 1985 году, во время своего пятого полета на корабле «Союз Т-13» и орбитальной станции «Салют-7».
Эффект Джанибекова состоит в странном поведении летящего вращающегося тела в невесомости. После его открытия, как обычно, появились десятки различных объяснений эффекта Джанибекова.
А обнаружился эффект, когда космонавты распаковывали доставленный на орбиту груз, то им приходилось откручивать так называемые «барашки» – гайки с ушками. Стоит ударить по ушку «барашка», и он сам раскручивается. Затем, раскрутившись до конца и соскочив с резьбового стержня, гайка продолжает, вращаясь, лететь по инерции в невесомости (примерно как летящий вращающийся пропеллер). Так вот, Владимир Александрович заметил, что пролетев примерно 40 сантиметров ушками вперед, гайка вдруг совершает внезапный переворот на 180 градусов и продолжает лететь в том же направлении, но уже ушками назад и вращаясь в другую сторону. Затем, опять пролетев сантиметров 40, гайка снова делает кувырок на 180 градусов и продолжает лететь снова ушками вперед, как в первый раз и так далее. Джанибеков неоднократно повторял эксперимент, и результат неизменно повторялся. В общем, вращающаяся гайка, летящая в невесомости, совершает резкие 180-градусные периодические перевороты каждые 43 сантиметра. Также он пробовал вместо гайки использовать другие предметы, например, пластилиновый шарик с прилепленной к нему обычной гайкой, который точно так же, пролетев некоторое расстояние, совершал такие же внезапные перевороты.
Эффект, действительно, любопытен. После его открытия, как обычно, появились десятки различных объяснений эффекта Джанибекова. Не обошлось и без устрашающих апокалиптических прогнозов. Многие стали говорить о том, что наша планета – это по сути такой же вращающийся пластилиновый шарик или «барашек», летящий в невесомости. И что Земля периодически совершает подобные кульбиты. Кто-то даже назвал период времени: переворот земной оси происходит раз в 12 тысяч лет. И что, мол, последний раз планета совершила кувырок в эпоху мамонтов и скоро намечается очередной такой переворот – может завтра, а может через несколько лет – в результате которого на Земле произойдет смена полюсов и начнутся катаклизмы.
Правильное объяснение эффекта Джанибекова состоит в следующем. Дело в том, что скорость вращения «барашка» сравнительно невелика, поэтому он находится в неустойчивом состоянии (в отличие от гироскопа, который вращается быстрее и поэтому имеет стабильную ориентацию в пространстве и кувырки ему не грозят). Гайка, помимо основной оси вращения, также вращается и вокруг двух других пространственных осей со скоростями на порядок ниже (второстепенные движения). В результате влияния этих второстепенных движений, со временем постепенно происходит изменение наклона основной оси вращения (усиливается прецессия), и когда он (т.е. угол наклона) достигает критического значения, система делает кувырок (подобно маятнику, изменившему направление колебания).
Грозят ли Земле подобные апокалиптические кульбиты? Скорее всего, нет. Во-первых, центр тяжести «барашка», как и пластилинового шарика с гайкой, значительно смещен по оси вращения, чего нельзя сказать о нашей планете, которая хоть и не является идеальным шаром, но более-менее уравновешена. И, во-вторых, значение величин моментов инерции Земли и величины прецессии Земли (колебания оси вращения) позволяют ей быть устойчивой как гироскоп, а не кувыркающейся как гайка Джанибекова.
Удивительно, не правда ли?
Если хотите больше статей на тему необъяснимой физики, подписывайтесь на канал и ставьте лайки.
