🚀 Что будет, если добавить жидкий газ в бутылку с водой

Если добавить жидкий газ в бутылку с водой и перевернуть её, она взлетит. Можно взять любую теплую жидкость: вода, кола, спрайт. Самое важное — температура жидкости. Понадобится пластиковая бутылка и перчатки, чтобы не заморозить руки. И самые важный ингредиент — жидкий газ бутан (C₄H₁₀). Температура кипения бутана -0.5 °С. Это означает, что в жидком состоянии он находится при температуре t < -0.5 °С. Достаточно будет наполнить 2/3 бутылки водой, а 1/3 наполнить жидким газом. Через несколько секунд можно будет увидеть, как на поверхности воды плавает жидкость бутанового раствора. Между ними находится газообразная прослойка. Это тот самый эффект Лейденфроста, о котором уже был пост в нашем канале.

Эффект Лейденфроста — это физическое явление, при котором жидкость при непосредственном контакте с массой, температура которой значительно выше температуры кипения жидкости, образует изолирующий слой пара, препятствующий быстрому кипению этой жидкости. Благодаря этому капля парит над поверхностью, а не вступает с ней в физический контакт. Чаще всего это наблюдается при приготовлении пищи; капельки воды капают в кастрюлю, чтобы измерить ее температуру: если температура в кастрюле равна или выше температуры точки Лейденфроста, то вода растекается по сковороде и испаряется дольше, чем в кастрюле с температурой ниже точки Лейденфроста (но все равно выше температуры кипения). Этот эффект также обусловливает способность жидкого азота распространяться по полу.

Итак, холодный бутан плавает на поверхности теплой воды на паровой прослойке. Как только мы переворачиваем бутылку, скорость реакции испарения мгновенно возрастает. Во время переворачивания бутылки теплая вода смешивается с бутаном, и бутан немедленно превращается в газ, который увеличивается в объем более чем в 10 раз. В результате он стремительно пытается выйти из бутылки, поэтом образуется реактивная тяга через узкое горлышко — наша ракета взлетает.
#механика #физика #опыты #эксперименты #динамика #кинематика #physics #лекции #science #наука

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⌛ Задача для наших подписчиков

🧲 При вращении магнита на отвертке, магнит постоянно поднимается вверх. Объясните с точки зрения физики почему так происходит?

How Do Magnets Climb This Screwdriver?

#механика #физика #опыты #эксперименты #задачи #physics #science #наука #магнетизм

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🖥 Сборка мусора (англ. garbage collection) в программировании — одна из форм автоматического управления памятью. Специальный процесс, называемый сборщиком мусора (англ. garbage collector - GC), периодически освобождает память, удаляя из неё ставшие ненужными объекты. Автоматическая сборка мусора позволяет повысить безопасность доступа к памяти. Сборка мусора была впервые применена Джоном Маккарти в 1959 году в среде программирования на разработанном им функциональном языке программирования Лисп. Впоследствии она применялась в других системах программирования и языках, преимущественно — в функциональных и логических. Необходимость сборки мусора в языках этих типов обусловлена тем, что структура таких языков делает крайне неудобным отслеживание времени жизни объектов в памяти и ручное управление ею. Широко используемые в этих языках списки и основанные на них сложные структуры данных во время работы программ постоянно создаются, надстраиваются, расширяются, копируются, и правильно определить момент удаления того или иного объекта затруднительно.

В промышленных процедурных и объектных языках сборка мусора долго не использовалась. Предпочтение отдавалось ручному управлению памятью, как более эффективному и предсказуемому. Но со второй половины 1980-х годов технология сборки мусора стала использоваться и в директивных (императивных), и в объектных языках программирования, а со второй половины 1990-х годов всё большее число создаваемых языков и сред, ориентированных на прикладное программирование, включают механизм сборки мусора либо как единственный, либо как один из доступных механизмов управления динамической памятью. В настоящее время она используется в Оберон, Java, Python, Ruby, C#, D, F#, Go и других языках.

▪️Висячая ссылка (англ. dangling pointer) — это ссылка на объект, который уже удалён из памяти. После удаления объекта все сохранившиеся в программе ссылки на него становятся «висячими». Память, занимаемая ранее объектом, может быть передана операционной системе и стать недоступной, или быть использована для размещения нового объекта в той же программе. В первом случае попытка обратиться по «повисшей» ссылке приведёт к срабатыванию механизма защиты памяти и аварийной остановке программы, а во втором — к непредсказуемым последствиям. Появление висячих ссылок обычно становится следствием неправильной оценки времени жизни объекта: программист вызывает команду удаления объекта до того, как его использование прекратится.

▪️Утечки памяти — Создав объект в динамической памяти, программист может не удалить его после завершения использования. Если ссылающейся на объект переменной будет присвоено новое значение и на объект нет других ссылок, он становится программно недоступным, но продолжает занимать память, поскольку команда его удаления не вызывалась. Такая ситуация и называется утечкой памяти (англ. memory leak). Если объекты, ссылки на которые теряются, создаются в программе постоянно, то утечка памяти проявляется в постепенном увеличении объёма используемой памяти; если программа работает долго, объём используемой ею памяти постоянно растёт, и через какое-то время ощутимо замедляется работа системы (из-за необходимости при любом выделении памяти использовать свопинг), либо программа исчерпывает доступный объём адресного пространства и завершается с ошибкой. 📱 Подробности

📱 Автор видео: Владимир Балун

#программирование #архитектура #многопоточность #сборщикмусора #cpp #java #coding #programming

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚙️ Авиационный гироскоп

✈️ Гироскопы в авиации позволяют стабилизировать полёт и контролировать положение самолёта относительно горизонта.
Гирокомпасы (роторные гироскопы) используются для определения координат самолёта в пространстве при отсутствии ориентиров (например, в условиях высокой облачности). Без гирокомпасов невозможна работа систем автоматического пилотирования. Отдельно установленные гироскопы применяют для определения отклонений курса, крена и тангажа: если воздушное судно начнёт отклоняться от курса, а также крениться в продольной или поперечной плоскости, датчик это зафиксирует. Также в авиации используются лазерные гироскопы в составе инерциальных навигационных систем, позволяющих определять местоположение самолёта без опоры на внешние источники информации.

История гироскопа берет свое начало в первой половине XIX века, когда физики и инженеры стали пытаться понять и контролировать движение объектов. Однако основоположником современного гироскопа по праву можно считать Жана Бернара Леона Фуко — французского физика и изобретателя, который в 1852 году поставил эксперимент, доказывающий вращение Земли вокруг своей оси. Фуко показал, что объект, свободно подвешенный и способный вращаться, будет сохранять свою ориентацию в пространстве, даже если окружающая среда движется.

Принцип работы гироскопа основан на законе сохранения углового момента: если вращающийся объект не испытывает внешних воздействий, его ориентация будет оставаться постоянной. При включении ротор начинает вращаться, создавая эффект гироскопической устойчивости. Этот эффект означает, что гироскоп, начав вращаться, будет сопротивляться изменениям угловой ориентации. Это свойство позволяет гироскопу оставаться стабильным, и даже при изменении положения основы, его ось будет сохранять своё направление в пространстве.

Главный принцип, лежащий в основе работы гироскопа, заключается в явлении, которое называется угловым моментом. Когда ротор начинает вращаться с высокой скоростью, он накапливает значительный угловой момент, и эта величина становится устойчивой. Если на гироскоп не воздействуют внешние силы, то он будет сохранять своё направление, независимо от движения окружающей его платформы. Другой важный эффект, связанный с гироскопами, — это прецессия. Она проявляется, когда на ротор гироскопа оказывается внешняя сила, что вызывает движение его оси вращения в перпендикулярной плоскости. Это свойство нашло применение в инерциальных системах навигации, где гироскопы помогают определить изменение ориентации и положения транспортного средства.

В начале XX века гироскоп получил широкое применение в морской навигации благодаря немецкому инженеру Герману Аншютцу-Кемпе. В 1908 году он разработал первый рабочий гирокомпас, который использовал гироскоп для определения направления. Этот компас оказался особенно полезным в условиях, где традиционные магнитные компасы были подвержены ошибкам, например, вблизи крупных металлических объектов или полюсов Земли. Благодаря гирокомпасу корабли могли двигаться с точной ориентацией, независимо от магнитных аномалий. С этого момента началась настоящая эра применения гироскопов в навигации. #физика #physics #авиация #факты #опыты #эксперименты #механика #кинематика

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🔎🔥🪨 Плавление вулканического камня с помощью солнечного света, сфокусированного большой линзой Френеля

Лавовый камень — это застывшая магма, продукт деятельности вулканов. Иначе его называют «базальт». Такое название он получил в Эфиопии, оно происходит от слова «базал», что означает «кипячёный».

Лавовый камень считается уникальным, так как в нём сосредоточены почти все микроэлементы, необходимые живым организмам. Неслучайно окрестности даже спящих вулканов плотно «заселены» всеми формами земной жизни. Вулканическая лава, вышедшая при извержении вулкана, застывает и превращается в черный камень с многочисленными порами. Существует несколько видов лавы:
▪️карбонатная — Говоря о том, что такое лава, многие учёные до сих пор не могут определить принцип образования её карбонатной разновидности. В состав данного вещества входят карбонаты калия и натрия. Оно извергается только одним вулканом на планете – Олдоиньо-Ленгаи, что находится на территории Северной Танзании. Карбонатная лава является самой жидкой и холодной из всех существующих видов. Её температура равняется примерно 510 градусам.
▪️кремниевая — В том случае, когда в составе вещества имеется 63% и более кремнезёма, оно называется кремниевой лавой. Раскалённый материал является очень вязким и практически неспособен течь. Скорость движения потока зачастую не достигает даже отметки в несколько метров за день. Температура вещества при этом находится в диапазоне от 800 до 900 градусов.
▪️базальтовая — Наиболее распространённым видом на нашей планете является базальтовая лава. Большинство из всех геологических процессов, которые происходили на Земле много тысяч лет назад, сопровождались многочисленными извержениями именно этого типа раскалённого вещества. После его застывания образовывалась одноименная горная порода чёрного цвета. Половина состава базальтовых лав представляет собой оксид алюминия, магния, железа и некоторых других металлов. За счёт них температура расплава достигает отметки около 1200 градусов. #химия #physics #физика #опыты #теплота #оптика #солнце #эксперименты #горение

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

💦На что способен перегретый водяной пар

▫️Температура пламени спички составляет 750–850 °С. При этом в момент вспышки спичечной головки температура может подняться до 1000 °С.
▫️Температура самовоспламенения хлопкового волокна составляет 430–470 °С.
▫️Температура горения бенгальского огня составляет 1100 °C.

❓ Но до какой максимальной температуры можно разогреть водяной пар?

Предельную температуру, до которой можно нагреть водяной пар, учёные пока не определили. Она способна увеличиваться в зависимости от атмосферного давления. Чем выше давление, тем выше температура пара.

При нагреве до 1500 °С начинается процесс термической диссоциации воды — её распада на кислород и водород. Но примерно до температуры 2500 °С масштабы диссоциации невелики, распадается всего несколько процентов молекул воды.

Наиболее активно этот процесс начинает идти при температуре более 3000 °С и завершается при температуре около 4000 °С, при которой вода полностью превращается в смесь кислорода и водорода.

При дальнейшем нагреве, при температурах более 5000–6000 °С, кислород и водород начинают ионизироваться и превращаться в плазму. #химия #physics #физика #опыты #теплота #оптика #солнце #эксперименты #горение

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🧲 Из магнита невозможно получить монополь. Если мы предположим, что четко распилили магнит по линии, разделяющей его полюса, то мы не получим два монополя: (N) и (S). Что происходит в магните на атомном уровне?

Магнитные свойства имеют не так уж много веществ. К ним относятся никель, кобальт, гадолиний, соединения хрома и марганца и безусловно железо. Так как оно играет основополагающую роль, то эти вещества нарекли ферромагнетиками.

Природа ферромагнетиков объясняется наличием атомов располагающих магнитным моментом спинового происхождения при доменном строении. Домены имеют размеры порядка 0,01 мм и намагничены до насыщения. Все атомы домена располагаются параллельно своими магнитными моментами.

Нетрудно посчитать, сколько таких мини магнитиков (доменов) в составе магнита размером 10х20х100 мм. Разделим объем магнита на объем домена: 20 000/0,000001 = 20 000 000 000 шт.

Если сломать такой магнит пополам, то получим два магнита по 10 миллиардов доменов. А максимальное количество магнитов, которое можно получить при дальнейшем делении, ограничено числом доменов.

❓ Задача для наших подписчиков:
Итак, если разломать магнит до атомного уровня, даже до уровня отдельных электронов, — всё равно у каждого обломка будут два полюса. Значит обломки должны магнититься друг к другу в месте их разлома. Но в реальности, если мы разломим магнит на практике, будет очень трудно обратно соединить обломки. Почему так происходит?

#магнетизм #physics #физика #опыты #задачи #оптика #техника #эксперименты #science

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

😖 Спираль Роже — автоколебательная система, показывающая магнитное притяжение проводников с током. Спираль Роже демонстрирует, что между двумя параллельными проводами, проводящими электрический ток в одном направлении, существует сила притяжения. В изначальном изобретении нижний конец спирали содержал заостренный шарик, который погружался в ванночку со ртутью. Верхний конец спирали и ртуть подключались к источнику ЭДС. Ток через спираль заставляет ее сжиматься, разрывая цепь и устраняя силу между витками. Затем шарик падает в ртуть, и цикл начинается снова. Аппарат был изобретен Питером Марком Роже (1789-1868), который был врачом, основателем медицинских клиник, неутомимым автором научных статей и книг, изобретателем логарифмической линейки, экспертом по шахматам, секретарем Королевского института и, после 1840 года, составителем Тезауруса, носящего его имя. Около 1835 года он опубликовал описание сокращающейся спирали.

🧲 Электромагнитное торможение колебаний маятника

#видеоуроки #physics #физика #опыты #электродинамика #электричество #магнетизм #эксперименты #научные_фильмы

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🖥 Помните предыдущие два поста про примитивные callback-функции и фильтрующие функции? Может возникнуть вопрос, а можно ли, реализовать свой аналог reduce() ?

Давайте сразу напишем такой пример:

numbers = [1, 11, 12, 13, 18, 9, 8, 6]

from functools import reduce

func = lambda acc, cur : acc + cur

total = reduce(func, numbers, 0)
print('Встроенная reduce: ',total)  

def _reduce(callback, collection, init = 0):
    acc = init
    for k in collection:
        acc = callback(acc, k)
    return acc

_total = _reduce(func, numbers)
print('Моя reduce: ',_total)

Теперь объясним параметры и работу конструкции:
result = reduce( function, iterable[, initializer] ) :
▫️function — функция, применяемая к элементам итерации. Она должна принимать два аргумента.
▫️iterable — итерируемый объект, элементы которого вы хотите уменьшить. Это может быть список, кортеж или любой другой итерируемый объект.
▫️initializer — (необязательно): начальное значение аккумулятора (накопителя). Оно используется в качестве первого аргумента при первом вызове функции, если оно предусмотрено.

⚠️ Обработка пустых итераций: Одной из распространенных ошибок при использовании функции reduce() является обработка пустых итераций. Передача пустой итерации в reduce() без инициализатора вызывает Ошибку типа поскольку нет начального значения для запуска процесса сокращения. Чтобы избежать этого, всегда указывайте инициализатор, когда итерируемый объект может быть пустым.

⚙️ Производительность:
▫️ Эффективность reduce() по сравнению с циклами: Функция reduce() может быть более эффективной, чем явные циклы, потому что она реализована на C, что может обеспечить преимущества в производительности. Однако это преимущество часто незначительно и зависит от сложности применяемой функции.
▫️Преимущества использования встроенных функций в производительности: Встроенные функции, такие как sum(), min(), и max() высоко оптимизированы с точки зрения производительности. Они реализованы на C и могут выполнять операции быстрее, чем эквивалентный код Python с использованием reduce().

🖥 Зачем разработчикам нужна функция reduce() ? Функция reduce() полезна при итеративной обработке данных, избегая явных циклов и делая код более читаемым и кратким. Некоторые распространенные варианты использования включают:
▫️ Суммирование чисел в списке: Быстрое суммирование всех элементов.
▫️ Умножение элементов итеративного элемента: Вычисление произведения элементов.
▫️ Объединение строк: Объединение нескольких строк в одну.
▫️ Нахождение максимального или минимального значения: Определение самого большого или самого маленького элемента в последовательности.

#python #разработка #программирование #IT #алгоритмы

💡 Репетитор IT mentor // @mentor_it

🛸 Международный турнир юных физиков [Прага, 1997] [ X International young physicists tournament ] 🔤

▪️1. «Изобрети сам». Сконструируйте и продемонстрируйте устройство, которое движется в определенном направлении под действием какого-либо хаотического влияния.

▪️2. «Монета». Монета, лежащая решкой, без толчка сбрасывается с края горизонтальной поверхности. На какой высоте «орел» или «решка» имеют одинаковые вероятности?

▪️3. «Бумага». Как предел прочности бумаги зависит от ее влажности?

▪️4. «Электронный пучок». Электронный пучок падает на плоскопараллельную пластину однородного материала. Некоторые из электронов проходят сквозь нее, некоторые нет. Попытайтесь промоделировать происходящие процессы, используя метод Монте-Карло, и сравните полученные данные с литературой.

▪️5. «Голубая кровь». Человеческая кровь, как известно, красная, однако венозная кровь кажется синей. Объясните явление и проиллюстрируйте ваше объяснение моделью.

▪️6. «Волшебная труба Рангуа». Поток сжатого воздуха под давлением 0,5 МПа (5Р) или выше попадает в трубу Рангуа Т-образной формы, в результате чего она начинает вращаться. В этом случае горячий воздух выходит с одной стороны трубы, а холодный – с другой. Определите, какой конец трубы будет горячим, и объясните получаемую температурную разность. Исследуйте также параметры, от которых, по вашему мнению, она зависит.

▪️7.«Водяная струя». Струя воды падает из трубки вертикально вниз и разделяется на капли на некотором расстоянии от нее. Добейтесь максимальной длины неразделенной части струи. Какую максимальную длину вам удалось получить и при каких условиях это произошло?

▪️8. «Флотация». Кусочек шоколада, брошенный в стакан с газированной водой, периодически тонет и всплывает на поверхность. Исследуйте зависимость периода этих колебаний от различных параметров.

▪️9. «Струя и расширение». Струя воды падает на горизонтальную плоскость и распространяется далее радиально. На некотором расстоянии от центра толщина слоя резко увеличивается. Объясните это явление.

▪️10. «Охлаждение Земли». Оцените, как будет меняться температура Земли со временем, если Солнце внезапно погаснет.

▪️11. «Свеча-генератор». Сконструируйте устройство для зарядки электрического конденсатора с использованием только энергии горящей свечи. Зарядите конденсатор (100 мкФ/100 v), используя свечу, горящую в течение одной минуты.

▪️12. «Статическое трение». Как известно, трение скольжения не зависит от площади поверхности соприкосновения предмета и поверхности. Что вы можете сказать о зависимости максимальной силы трения покоя от указанной площади?

▪️13. «Чашка чая». Если наполнить чашку горячим чаем (60-80 °С), то тонкий слой пара будет подниматься над поверхностью. Вы можете заметить, что некоторые участки паровой струйки внезапно исчезают и появляются вновь через несколько секунд. Исследуйте и объясните это явление.

▪️14. «Дождь». На фотографии ночного дождя, сделанной методом длительной экспозиции в лучах прожектора, следы капель кажутся прерывистыми. Объясните это явление.

▪️15. «Элемент и аккумулятор». Каким образом вольт-амперная характеристика (ВАХ) элемента питания и аккумулятора изменяется в процессе их разрядки?

▪️16. «Спираль Роже». Спираль Роже представляет собой устройство, в котором источник тока соединен с вертикально подвешенной пружинкой, нижний конец которой касается поверхности ртути. Учитывая, что работа со ртутью опасна и запрещена, исследуйте поведение этого устройства, заменив ртуть чем-либо другим.

▪️17. «Прыжок». Для того чтобы подпрыгнуть, сначала необходимо присесть. Исследуйте, как высота прыжка зависит от глубины приседания перед ним?

#олимпиады #physics #физика #опыты #наука #science #задачи #эксперименты

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚙️ Маятник Максвелла — это устройство, состоящее из массивного диска, симметрично и жёстко закреплённого на горизонтальной оси, подвешенной на двух нерастяжимых нитях. Назван так в честь великого физика Джеймса Максвелла.

Принцип работы: если, намотав нити на концы стержня, поднять маятник повыше и отпустить, то он начнёт двигаться вниз, а диск будет вращаться вместе с осью, к которой он прикреплён. Запасённая при подъёме потенциальная энергия будет переходить в другой вид энергии — кинетическую энергию поступательного и вращательного движения. Достигнув положения равновесия, маятник не остановится. Он по инерции будет продолжать вращение, нити начнут наматываться на стержень (уже с другой стороны), и маятник вновь поднимется вверх.

Маятник Максвелла создан для демонстрации превращений энергии — перехода потенциальной энергии в кинетическую и наоборот.

Обычно при падении тела с высоты потенциальная энергия целиком преобразуется в кинетическую энергию поступательного движения. В случае же маятника Максвелла часть потенциальной энергии переходит в кинетическую энергию вращательного движения, поэтому кинетическая энергия и скорость поступательного движения оказываются меньше. Следовательно, линейное ускорение маятника Максвелла a также будет меньше, чем ускорение свободного падения g.

#видеоуроки #physics #физика #опыты #механика #кинематика #динамика #эксперименты #научные_фильмы

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib