Tajemnicza Fizyka 7 Rzeczy Codziennych

{h1}

Chociaż fizycy odkryli wszystko, od promienia czarnych dziur po erę wszechświata, fizyka wielu codziennych rzeczy pozostaje tajemnicza.

Wprowadzenie

tablica-02

Równania na tablicy w Fermilab, ośrodku badań fizyki w Illinois.

Fizycy odkryli kilka bardzo drobnych szczegółów wszechświata, od promienia czarnych dziur po zachowanie cząstek subatomowych, z których nawet nie widzimy. Może cię zatem zaskoczyć fakt, że brakuje im wyjaśnień (lub dopiero niedawno się na nich natknęli) na wiele powszechnych zjawisk, które obserwujemy w życiu codziennym.

Jak dowiesz się na kolejnych slajdach, niektóre z najbardziej tajemniczych rzeczy mogą być tymi, które na pierwszy rzut oka wydają się przyziemne.

Orzechy

mieszane orzechy-02

Mała miska mieszanych orzechów z dużymi orzechami u góry i orzechami poniżej.

Być może zauważyłeś, że w miskach z mieszanymi orzechami brazylijskie orzechy zawsze wydają się znajdować na wierzchu. Nazywa się to „efektem orzechów brazylijskich”, a pozornie przyziemne zjawisko jest w rzeczywistości jedną z największych nierozwiązanych tajemnic w fizyce wielu ciał - nauką opisującą duże ilości oddziaływujących obiektów.

Wśród różnych rzeczy (niezależnie od tego, czy są to orzechy, osady osadowe lub inne przedmioty o różnych rozmiarach), większe kawałki z czasem rosną do góry, pomimo ich większych grawitacji, podczas gdy mniejsze przedmioty mają tendencję do opadania z czasem na stos. Być może małe rzeczy przeciekają przez pęknięcia. Prądy konwekcyjne mogą również odgrywać rolę, podobnie jak kondensacja mniejszych cząstek. Wszystkie te możliwości i kilka innych prawdopodobnie przyczyniają się do efektu orzecha brazylijskiego, ale nikt nie wie, które z nich lub w jakim stopniu, więc nie przeprowadzono udanych symulacji komputerowych tego zjawiska.

Nie tylko producenci orzechów, ale także fizycy, astronomowie i geolodzy skorzystaliby na zrozumieniu efektu, więc następnym razem, gdy jesz orzechy lub muesli lub łowisz okruchy z dna miski Doritos, spróbuj rozważyć zaangażowana fizyka.

Piana

krem do golenia

Krem do golenia to tylko jeden przykład tajemniczej substancji zwanej pianą.

Czy miałeś dziś kąpiel z bąbelkami? Może nie, ale pewnie się ogoliłeś, umyłeś naczynia, zjadłeś latte lub piwo lub, jeśli masz szczęście, zjadłeś kawałek ciasta zwieńczony bitą śmietaną.

Spotykamy się z pianą tak często, że niewielu z nas cofa się i w pełni docenia to, jak dziwne są te rzeczy. Na początek zastanów się: Czy bita śmietana jest ciałem stałym, płynem lub gazem?

Według Douglasa Duriana, profesora fizyki na UCLA, pianki zawierają zazwyczaj 95 procent gazu i 5 procent cieczy. W jakiś sposób sumują się, aby nadać im również pewne cechy brył. Gaz w pianie oddziela ciecz, tworząc matrycę małych pęcherzyków, a jeśli ścianki płynnych pęcherzyków są wystarczająco sztywne, pianka może czasami zachować swój kształt.

Jednak nie istnieje formuła pozwalająca dokładnie przewidzieć, jak sztywna lub tłusta będzie pianka na podstawie wielkości jej pęcherzyków lub ilości zawartej w niej cieczy. „Fizyka piany jest słabo poznana”, powiedział Durian NASA Science.

lód

jazda na łyżwach-02

Obsługuje łyżwiarstwo na zamarzniętym jeziorze w Austria.

Półtora wieku badań naukowych musi jeszcze ustalić, dlaczego lód może spowodować upadek. Naukowcy zgadzają się, że cienka warstwa ciekłej wody na lodzie powoduje jej śliskość, a mobilność płynu utrudnia chodzenie, nawet jeśli warstwa jest cienka. Ale nie ma zgody co do tego, dlaczego lód, w przeciwieństwie do większości innych ciał stałych, ma taką warstwę.

Teoretycy spekulują, że to właśnie poślizgnięcie się może mieć kontakt z lodem, który topi jego powierzchnię. Inni sądzą, że warstwa płynu znajduje się przed przybyciem pantofla i jest w jakiś sposób generowana przez nieodłączny ruch cząsteczek powierzchniowych.

Wiemy, że szukasz kogoś lub czegoś, co można winić, leżąc na ziemi, wkurzony, ale niestety jury wciąż nie bierze udziału w tej sprawie. [Zaskakująco dziwna fizyka wody]

Płatki śniadaniowe

cheerios

Klepanie Cheerios.

Być może zastanawiałeś się, dlaczego płatki śniadaniowe mają tendencję do zlepiania się lub przylegania do ścianek miski z mlekiem. Naukowcy nazwali to efektem Cheerios. To zjawisko skupiania dotyczy wszystkiego, co się unosi, w tym musujących bąbelków gazowanych i cząstek włosów w wodzie po porannym goleniu.

Dominic Vella, absolwent Uniwersytetu Cambridge i Lakshminarayanan Mahadevan, matematyk z Harvard University, jako pierwsi wyjaśnili ten efekt w kategoriach prostej fizyki, co zrobili w artykule z 2005 roku. Udowodniono, że efekt Cheerios wynika z geometrii powierzchni cieczy.

Napięcie powierzchniowe powoduje, że powierzchnia mleka wnika nieco w środek miski. Ponieważ cząsteczki wody w mleku są przyciągane do szkła, powierzchnia mleka wygina się w górę wokół krawędzi miski. Z tego powodu kawałki zbóż w pobliżu krawędzi unoszą się w górę wzdłuż tej krzywej, wyglądając, jakby przylegały do ​​krawędzi.

Również z powodu napięcia powierzchniowego płatki unoszące się na środku miski wgniatają powierzchnię mleka, tworząc w nim zanurzenie. Kiedy dwa kawałki płatków stykają się, ich dwa wgniecenia stają się jednym i spoczywając w nim, trzymają się razem.

Magnesy

poezja magnetyczna

Magnesy: dość dziwne, co? Co jest z nimi nie tak?

Jearl Walker, profesor fizyki na Uniwersytecie Stanowym w Cleveland i współautor powszechnie stosowanego podręcznika „Podstawy fizyki” (Wiley, 8 edycja 2007), wyjaśnia, że ​​pola magnetyczne naturalnie promieniują na zewnątrz z elektrycznie naładowanych cząstek, które tworzą atomy, zwłaszcza elektrony.

Normalnie w materii pola magnetyczne elektronów wskazują w różnych kierunkach, wzajemnie się znosząc. (Właśnie dlatego elektrony w twoim ciele nie powodują, że trzymasz się lodówki, gdy przechodzisz obok niej.) Ale kiedy pola magnetyczne wszystkie elektrony w obiekcie ustawiają się w tym samym kierunku, jak ma to miejsce w wielu metalach (i, oczywiście, w magnesach), a netto wytwarzane jest pole magnetyczne. Wywiera to siłę na inne obiekty magnetyczne, przyciągając lub odpychając je w zależności od kierunku ich własnych pól magnetycznych.

Niestety próba zrozumienia magnetyzmu na głębszym poziomie jest zasadniczo niemożliwa. Chociaż fizycy wymyślili teorię zwaną „mechaniką kwantową”, która bardzo dokładnie wyjaśnia zachowanie cząstek, w tym ich magnetyzm, nie ma sposobu, aby intuicyjnie zrozumieć, co tak naprawdę znaczy teoria.

Fizycy zastanawiają się: dlaczego cząstki promieniują polami magnetycznymi, czym są pola magnetyczne i dlaczego zawsze ustawiają się między dwoma kierunkami, nadając magnesom biegun północny i południowy? „Po prostu obserwujemy, że kiedy wykonujesz ruch naładowanej cząstki, tworzy ona pole magnetyczne i dwa bieguny. Nie wiemy naprawdę dlaczego. Jest to po prostu cecha wszechświata, a matematyczne wyjaśnienia są jedynie próbami przedostania się przez„ zadanie domowe z natury i uzyskanie odpowiedzi ”Walker powiedział Life's Little Mysteries.

Statyczny

włosy statyczne

Statyczne nagromadzenie sprawia, że ​​włosy stoją na końcach, ponieważ dodatnio naładowane włosy odpychają się.

Wstrząsy statyczne są równie tajemnicze, co nieprzyjemne. Wiemy o tym: pojawiają się, gdy nadmiar ładunku dodatniego lub ujemnego gromadzi się na powierzchni twojego ciała, rozładowując się, gdy coś dotykasz i pozostawiając cię zneutralizowanym. Alternatywnie, mogą wystąpić, gdy elektryczność statyczna gromadzi się na czymś innym na klamce, powiedz, którą następnie dotkniesz. W tym wypadku, ty są drogą wyjścia nadwyżki opłaty.

Ale dlaczego całe nagromadzenie? To jest niejasne. Powszechne (i prawdopodobnie częściowo poprawne) wyjaśnienie mówi, że gdy dwa obiekty ocierają się o siebie, tarcie zrzuca elektrony z atomów w jednym z obiektów, a następnie przemieszczają się na drugi, pozostawiając pierwszy obiekt z nadmiarem dodatnio naładowanych atomów i dając drugiemu nadmiar elektronów ujemnych. Oba przedmioty (powiedzmy włosy i czapka wełniana) zostaną naładowane statycznie. Ale dlaczego elektrony przepływają od jednego obiektu do drugiego, zamiast przemieszczać się w obu kierunkach?

Nigdy nie zostało to w zadowalający sposób wyjaśnione, a niedawne badanie badacza Northwestern University Bartosza Grzybowskiego wykazało, że może tak nie być. Jak szczegółowo opisano w czerwcowym wydaniu czasopisma Science, Grzybowski stwierdził, że na obiektach naładowanych statycznie istnieją łatki zarówno nadwyżki dodatniej, jak i nadwyżki ujemnej. Odkrył również, że całe cząsteczki zdają się migrować między obiektami, gdy są one pocierane razem.

Wyjaśnienie zjawisk statycznych ulega zmianie.

Tęcze

tęcza-szeroki-strzał-02

W pełni funkcjonalna podwójna tęcza w Wrangell-St. Elias National Park, Alaska.

Tęcze tworzą się, gdy światło słoneczne świeci na kropelki wilgoci w ziemskiej atmosferze. Kropelki działają jak pryzmaty, „załamując się” lub rozdzielając światło na kolory składowe i wysyłając je w zakresie kątów od 40 do 42 stopni od kierunku przeciwnego do słońca.

Oczywiście tęcze nie są już naukowo tajemnicze. Wynikają one ze sposobu, w jaki światło przechodzi przez sferyczne krople: najpierw załamuje się, wchodząc na powierzchnię każdej kropli, odbija się od tylnej części kropli, a następnie ponownie załamuje się, gdy opuszcza krople, przy czym wszystkie te odbicia nadają jej ostateczny kierunek kątowy. Wyjaśnienie to znane jest od czasów XVII-wiecznego fizyka Izaaka Newtona. [Dlaczego nie osiągniemy końca tęczy? ]

Ale wyobraź sobie, jak do tej pory wydawały się mistyczne tęcze! Ponieważ są tak piękne i tak niewytłumaczalne, że pojawiały się w wielu wczesnych religiach. Na przykład w starożytnej Grecji uważano tęcze za ścieżki posłańców bogów, którzy podróżowali między Ziemią a niebem.

Śledź Natalie Wolchover na Twitterze @nattyover. Śledź małe tajemnice życia na Twitterze @llmysteries, a następnie dołącz do nas na Facebooku.

Tajemnicza Fizyka 7 Rzeczy Codziennych


Suplement Wideo: 9 tajemniczych miejsc, które spędzają naukowcom sen z powiek.




Badania


Naukowcy I Ich Wieloaspektowe Życie Zawodowe
Naukowcy I Ich Wieloaspektowe Życie Zawodowe

Ujawniono: Rudolph Naprawdę Miał Czerwony Nos
Ujawniono: Rudolph Naprawdę Miał Czerwony Nos

Science News


Gene Wilder Death: Jak Ludzie Umierają Na Alzheimera?
Gene Wilder Death: Jak Ludzie Umierają Na Alzheimera?

Animal Csi: Horrendous Pet Crimes
Animal Csi: Horrendous Pet Crimes

Czy Możemy Zakopać Nasz Problem Z Co2 W Oceanie?
Czy Możemy Zakopać Nasz Problem Z Co2 W Oceanie?

10 Najtrudniejszych Rzeczy Do Nauczenia Robota
10 Najtrudniejszych Rzeczy Do Nauczenia Robota

Niszczycielska Powódź Huragana Isaaca Uchwycona W 3D
Niszczycielska Powódź Huragana Isaaca Uchwycona W 3D


PL.WordsSideKick.com
Wszelkie Prawa Zastrzeżone!
Kopiowanie Jakichkolwiek Materiałów Pozostawiono Tylko Prostanovkoy Aktywny Link Do Strony PL.WordsSideKick.com

© 2005–2024 PL.WordsSideKick.com