Занимательные вопросы с ответами по физике в общем смысле

Учитывая сложность преподавания современной физики и постоянным требованием по сдаче всевозможных работ:  рефератов, эссе, курсовых, дипломов — свободного времени не остается совсем.

Не легче ли заказать работу здесь, а самим заняться ну, например, той же занимательной и интересной физикой.

 

Физика определяет правила, по которым мы живем в своем физическом существовании. Многие из нас ведут повседневную жизнь без какого-либо истинного понимания Законов, которые регулируют то, как мы взаимодействуем с нашим окружением.

Физика — это наш способ осмыслить силы, которые действуют на нас и определяют способ решения даже самых простых задач. Каждый может увидеть физику в действии — от прогулки до вождения машины или игры в прядки.

1. Мчащийся грузовик блокирует тормоза и останавливается. Если бы масса грузовика увеличилась вдвое, расстояние его скольжения было бы больше, меньше или осталось бы таким же?

Расстояние торможения остается то же самое.

2. Теннисный мяч и стальной мяч одинакового диаметра падают одновременно. На какой шар действует большая сила?

Стальной шар.

3. Теннисный мяч и стальной мяч одинакового диаметра падают одновременно. Не считая сопротивления воздуха, какой мяч ускоряется сильнее?

У  обоих одинаковое ускорение.

4. Скорость объекта, падающего в воздухе, будет продолжать неограниченно расти. Правда или ложь.

Ложь.

5. Ускорение объекта обратно пропорционально действующей на него чистой силе. Правда или ложь?

Ложь

6. Физика — самая фундаментальная наука, потому что:

а)  основа биологии — химия, а основа химии – физика;

б) это о природе основных вещей, таких как силы, энергия и движение;

с)  идеи физики распространяются на более сложные науки;

д) вы сможете лучше понять науку в целом, если поймете физику;

е) все вышеперечисленное.

Ответ: е

7. Какой из следующих шагов НЕ является частью научного метода?

а)  проведите эксперименты, чтобы проверить прогнозы;

б) повторяйте эксперименты до тех пор, пока ответы не совпадут с предсказаниями;

c) сформулируйте общее правило, основанное на предсказаниях и результатах экспериментов;

д) догадайтесь об ответе на проблему и спрогнозируйте ее последствия;

Ответ: б

8. Научный факт это:

а) то, что вы верите, правда, потому что вас этому научили;

б) предположение, которое проверялось снова и снова и всегда оказывалось верным;

с) полное согласие компетентных наблюдателей за одними и теми же явлениями;

д) обоснованное предположение, которое еще предстоит подтвердить экспериментально;

е) синтез набора данных, который включает хорошо проверенные предположения.

Ответ: с

9.  Теория это:

а) обоснованное предположение, которое еще предстоит подтвердить экспериментально;

б) синтез большого количества информации, включая проверенные предположения;

c) полное согласие компетентных наблюдателей в наблюдениях за одними и теми же явлениями;

д)  предположение, которое проверялось снова и снова и всегда оказывалось верным;

е)  научный рассказ об атомах и молекулах.

Ответ: б

10. Что из этого является научной гипотезой:

а) атомы — это самые маленькие из существующих частиц материи;

б)  Альберт Эйнштейн — величайший физик двадцатого века;

с)  Вселенная окружена второй Вселенной, которую нельзя увидеть.

Ответ: а

11. Какое из следующих утверждений неверно:

а) наука — это метод ответа на теоретические вопросы;

б) технология — это метод решения практических задач;

c) технологии могут создавать проблемы для общества;

д)  наука и технологии составляют большую часть повседневной жизни;

е)  на хорошего ученого влияют его симпатии и антипатии.

Ответ: е

12.  Наука, искусство и религия не противоречат друг другу, потому что:

а)  если вы выберете религию и искусство, вы можете забыть о науке;

б)  все три имеют разные значения;

c) если вы выберете правильный, вы можете забыть о двух других;

д) выбрав науку, можно забыть о религии и искусстве.

Ответ: б

13. Что из следующего является причиной математического выражения научных открытий?

а) результаты становится все труднее доказать экспериментально;

б)  полученные данные легче проверить экспериментально;

с) результаты становятся более запутанными;

д)  результаты становятся менее привлекательными для общественности.

Ответ: б

14.  Учитель естественных наук, преподаватель искусства и учитель религиоведения спорят о своих дисциплинах. Что из следующего может быть утверждением, которое делает каждый учитель?

а) цель моей дисциплины — поиск порядка и смысла в мире;

б) цель моей дисциплины — обнаруживать и регистрировать природные явления;

c) цель моей дисциплины — описать человеческий опыт;

д) цель моей дисциплины — поклоняться высшему существу.

Ответ: а

15. Чтобы найти компоненты вектора, вы должны:

а) нарисовать вектор с правильной величиной и ориентацией;

б)  измерить стороны прямоугольника;

с)  нарисовать прямоугольник так, чтобы вектор был диагональю;

д) все вышеперечисленное.

Ответ: д

16. Ускорение определяется как изменение чего?

Скорость, деленная на временной интервал

17. Когда объект свободно падает в вакууме, увеличивается ли его скорость или ускорение?

Скорость

18. Если  вы уроните одновременно перо и монету в трубку, наполненную воздухом, что первым достигнет дна трубки?

Монета

19. Рассмотрим капли воды, вытекающие из крана. Когда капли падают, они отдаляются друг от друга или сближаются?

Отдаляются

20. Мяч подбрасывается прямо вверх. На пике своего пути его ускорение сколько?

10 м/с²

21. Мяч подбрасывается прямо вверх. Какая у него скорость на вершине пути?

0 м/с.

Открытые вопросы в физике

Придётся провести большие исследования прежде, чем вы придумаете теорию, которая ответит на один из этих вопросов и обеспечит вам Нобелевскую премию!

Open Questions in Physics
John Baez

Physics FAQ содержит ответы на такие часто задаваемые вопросы, ответы на которые известны. Но в физике есть ещё множество простых и интересных вопросов, которые пока не имеют ответов. Прежде чем самостоятельно подступиться к ответам на эти вопросы, обратите внимание, что, хотя никто и не знает правильных ответов, но уже была сделана некоторая, а иногда и большая, работа по всем этим темам. Уже высказано множество разумных идей по многим из этих вопросов. Поэтому придётся провести большие исследования прежде, чем вы придумаете теорию, которая ответит на один из таких вопросов и обеспечит вам Нобелевскую премию! Можете быть уверены, что вы по-настоящему и всесторонне изучите физику прежде, чем продвинетесь в этом исследовании.

Этот список «открытых» вопросов разделён на три группы: Сплошная среда и Нелинейная динамика, Космология и Астрофизика, Элементарные частицы и Квантовая физика. Конечно, такое разделение несколько искусственно, так как физика элементарных частиц и нелинейная динамика используются в космологии, есть и другие связи между этими группами. Следовательно, сама классификация тоже несколько произвольна.

Есть много интересных и фундаментальных вопросов в других областях и их даже больше, чем перечислено здесь. Они не упоминаются не потому, что менее важны, просто они выходят за рамки этой статьи.

Сплошная среда и Нелинейная динамика

1 . Как объяснить сонолюминисценцию? Сонолюминисценция — это вызываемые звуком слабые вспышки света в жидкости. В точках низкого давления в жидкости образуются пузырьки, которые схлопываются при проходе волны высокого давления. Вспышка света происходит в момент схлопывания. Точная причина этого явления сейчас интенсивно обсуждается и исследуется.

2 . Как правильно понимать турбулентность и как рассчитывать, к чему она приводит? Это одна из старейших проблем из всех перечисленных.

3 . Какова причина высокотемпературной сверхпроводимости? Можно ли создать материал, который является сверхпроводником при комнатной температуре? Теория сверхпроводимости при очень низких температурах была создана в 1957 году, но высокотемпературная сверхпроводимость, открытая в 1986 году, всё ещё не объяснена.

Космология и Астрофизика

1 . Что происходило в момент Большого взрыва и до него? На самом ли деле была начальная сингулярность? Следующий вопрос, может быть, не имеет смысла, но, возможно, и имеет. Возвращается ли история вселенной к исходной точке вечно и точно, или только частично?

2 . Будущее вселенной вечно или нет? Будет ли «Большое схлопывание» в будущем? Бесконечна ли пространственная протяжённость вселенной?

3 . Как объяснить направление времени? Другими словами, почему будущее так сильно отличается от прошлого? Если вселенная конечна и она периодически схлопывается, то обратится ли термодинамическое направление времени при коллапсе в сторону этого «большого схлопывания»?

4 . Действительно ли пространство-время четырёхмерно? Если да, то почему? Или почему это глупый вопрос? Сохраняет ли пространство-время свои геометрические свойства в очень малых масштабах?

5 . Существуют ли чёрные дыры? (Очень похоже, что существуют.) Действительно ли они излучают энергию и испаряются в соответствии с теорией Хокинга? Если да, то что происходит по истечении конечного времени в момент их полного испарения? Что остаётся? Действительно ли в чёрной дыре нарушаются все законы сохранения кроме сохранения энергии, импульса, момента вращения и электрического заряда? Что происходит с информацией, которая содержится на объекте, падающем на чёрную дыру? Она исчезает при испарении дыры? Требует ли это модификации квантовой механики?

6 . Справедлива ли Гипотеза о космической цензуре? Грубо говоря, гарантируется ли, что в изолированной гравитирующей системе, в которой могут развиться сингулярности, эти сингулярности будут скрыты за горизонтом событий? Если эта гипотеза не верна, то как эти сингулярности проявляются? То есть какие принципиальные физические последствия это имеет?

7 . Почему галактики распределены в виде скоплений и нитей? Верно ли, что большая часть материи во вселенной — это барионы? Та ли это материя, которую ищет современная физика?

8 . Почему кажется, что масса галактик превышает массу всего, что мы можем наблюдать, даже если принять во внимание спорные невидимые «тёмные карлики», «Юпитеры» и т.п.? Существует ли «Скрытая масса»? Если да, то это барионное, нейтринное или другое, более экзотическое вещество? Если нет, то это проблема в понимании гравитации, или в понимании чего-то другого?

9 . Какова причина вспышек космического гамма излучения? Есть буквально сотни теорий об этих загадочных вспышках, которые, предположительно, исходят из различных космических катаклизмов.

10 . Каково происхождение и природа космических лучей сверхвысокой энергии? Рекордная зарегистрированная (by the Fly’s eye detector in the US) энергия в потоке космических лучей составляет 3×10 ²⁰ эв. Похожее явление зафиксировано японским сцинтиляционным детектором AGASA. Когда такие энергии были обнаружены впервые, они настолько превышали что-либо ожидаемое, что пока придумано только несколько возможных гипотез для их объяснения.

Элементарные частицы и Квантовая физика

1 . Почему законы физики не симметричны относительно левого и правого, будущего и прошлого, материи и антиматерии? То есть в чём состоит механизм нарушения CP инвариантности и какова причина нарушения чётности в Слабом взаимодействии? Существуют ли правые Слабые токи, которые так слабы, что пока не обнаружены? Если да, то что «портит» симметрию? Объясняется ли CP инвариантность полностью в рамках Стандартной модели, или для её объяснения нужна новая сила или механизм?

2 . Почему величины фундаментальных сил (электромагнитной, слабой, сильной и гравитационной) именно таковы? В частности, почему постоянная тонкой структуры, которая является мерой электромагнитных сил, примерно равна 1/137.036? Откуда в природе взялась эта безразмерная константа? Действительно ли произойдёт «Великое объединение» этих сил при достаточно большой энергии?

3 . Почему имеется 3 группы лептонов и кварков? Почему они имеют именно такие отношения масс? Например, мюон — это частица, во всём похожая на электрон, за исключением того, что мюон в 207 раз тяжелее. Почему он существует, и почему именно во столько раз тяжелее? Имеют ли кварки или лептоны внутреннюю структуру?

4 . Есть ли логичная и приемлемая релятивистская квантовая теория поля, которая может описать взаимодействующие поля в четырёхмерном пространстве-времени? В частности, является ли Стандартная модель математически непротиворечивой? А квантовая электродинамика? Даже классическая электродинамика точечных частиц пока не имеет строгой математической формулировки.

5 . Правильно ли квантовая хромодинамика описывает динамику кварков? Можно ли рассчитать массы адронов (таких как протон, нейтрон и др.) правильно, исходя из Стандартной модели? Предсказывает ли квантовая хромодинамика освобождающий фазовый переход кварк-глюон при высокой температуре? Какова природа этого перехода? Существует ли он в природе?

6 . Почему материи больше, чем антиматерии, по крайней мере здесь? Действительно ли материи больше, чем антиматерии везде во вселенной?

7 . Как понимать «измерение» в квантовой механике? Существует ли такой физический процесс, как «коллапс волновой функции»? Если да, то как и при каких условиях он происходит? Если нет, то что происходит на самом деле?

8 . Каковы гравитационные последствия, если они есть, огромной (может быть, бесконечной) энергии вакуума, которая, похоже, следует из квантовой теории поля? Действительно ли она так огромна? Если да, почему она не проявляется как огромная космологическая постоянная?

9 . Почему поток солнечных нейтрино не согласуется с теорией? Важно ли это? Если да, то ошибка содержится в модели Солнца, в теории ядерной физики, в теории нейтрино? Действительно ли нейтрино не имеют массы?

Большой вопрос

^(TM)

Этот завершающий вопрос относится к двум последним группам.

Как объединить Квантовую механику и Общую теорию относительности, чтобы создать квантовую теорию гравитации? Справедлива ли Эйнштейновская (классическая) теория гравитации в микроскопическом пределе, или возможны/необходимы исправления, которые незаметны в пределах существующих наблюдений? Действительно ли гравитация — это кривизна? Или это что-то другое — тогда почему она похожа на кривизну?

Ответ на этот вопрос неразрывно связан с перечисленными выше вопросами, и в то же время он, похоже, будет ответом на большую часть этих вопросов.

J.Baez, 1997

Перевод Е.Корниенко

7 вопросов физики, которые все еще остаются без ответа

Над чем бьются ученые со всего мира?

Если бы Исаак Ньютон переместился в будущее, он был бы рад увидеть, как далеко продвинулась физика. Вещи, которые несколько столетий назад представляли из себя загадку, сегодня преподают на школьных уроках. Ньютон был бы удивлен, увидев в работе Большой адронный коллайдер, а квантовая механика, скорее всего, показалась бы ему очень странным разделом физики. Хотя некоторые современные ученые считают так же.

Однако несмотря на многочисленные достижения, физика таит в себе еще много вопросов, на которые нет ответов.

1. Мы знаем, что материя состоит из атомов, атомы — из протонов, нейтронов и электронов, протоны и нейтроны — из кварков. Но из чего состоят кварки?

^youtube.com

К сожалению, у ученых нет проверенной информации о том, являются ли кварки самой маленькой единицей или существует нечто меньшего размера. Здесь мы и сталкиваемся со Стандартной моделью, которая описывает взаимодействие элементарных частиц.

 ^Gifer

С помощью нее в 2012 году, после серии экспериментов в женевской лаборатории ЦЕРН, был открыт бозон Хиггса, который положил начало новым исследованиям и новому пониманию реальности. Ученые надеются, что его открытие расширит Стандартную модель, что в итоге поможет выяснить, что такое темная материя.

Смотрите также

22 факта о квантовой механике, запутанных фотонах и удачном эксперименте японских ученых

2. Время движется только вперед. Или нет?

^giphy.com

Благодаря Альберту Эйнштейну мы знаем, что во Вселенной есть не менее четырех измерений — три пространственных и одно временное.

Но время и пространство обладают отличными друг от друга свойствами. И эта особенность делает невозможными путешествия во времени. Если в пространстве можно двигаться вперед, назад и в любом другом направлении, то перемещаться во времени вперед или назад невозможно (а очень жаль!). Здесь мы подходим к такому понятию, как «энтропия» — единственной функции в физике, которая показывает направленность процессов.

^Shutterstock

Именно благодаря энтропии время «течет» вперед и не может быть повернуто вспять. По предположениям некоторых ученых, во время Большого взрыва общая энтропия Вселенной была гораздо ниже, чем сегодня. А значит, у нашей Вселенной могут быть «соседи», в которых время течет в обратную сторону. Однако единодушного мнения по этому поводу все еще нет.

3. Что такое антивещество, и существует ли оно?

^{spacegid.com / mining-cryptocurrency.ru}

Антивещество — само по себе противоречие. Это вещество, которое состоит из античастиц, которое не образуется в природе. Иными словами, наблюдательные данные об обнаружении антивещества в нашей Галактике и за ее пределами отсутствуют. Так же как и данные о скоплениях антивещества в наблюдаемой части Вселенной.

Асимметрия вещества и антивещества во Вселенной — один из самых больших нерешенных вопросов физики.

4. Почему Вселенная состоит из материи, а не из антиматерии?

^{scitechdaily.com}

Физики считают, что в момент Большого взрыва возникло равное количество обычной материи и антиматерии, но почему «выжила» только материя — загадка для ученых со всего мира.

Смотрите также

15 вещей, которые не поддаются научному объяснению

5. Существует ли точка пересечения общей теории относительности и квантовой механики?

 ^Gifer

Общая теория относительности объясняет движение всего, начиная с листьев дерева и заканчивая планетами, а квантовая механика — свойства атомов и субатомных частиц. Идеи теории относительности и квантовой механики сочетает в себе теория струн — направление в физике, которое изучает динамику взаимодействия объектов, как одномерных протяженных объектов.  

Согласно этой теории, элементарные частицы возникают в результате колебаний квантовых струн. Но в чем загвоздка — экспериментального подтверждения этой гипотезы все еще нет. Так что этот вопрос ждет своего решения, а теория струн — научного признания.

6. Наша жизнь тоже полна вопросов, на которые нет ответов

^theweek.in

В частности, то, как происходит спонтанное зарождение живых существ из неорганической материи. Например, Аристотель утверждал, что внезапное возникновение живых существ вызвано не чем иным, как воздействием духовного начала на безжизненную материю.

Получается, если взглянуть на окружающий нас мир, можно предположить, что несколько тысяч лет все было «мертвым», а потом внезапно приобрело признаки жизни. Но почему? Это еще один вопрос, который ждет логичного ответа.

7. Что такое темная материя?

^{wikipedia.org}

Порой наблюдаемое движение небесных тел отклоняется от законов небесной механики. Осознавая расширение Вселенной, физики думают, что это расширение — больше, чем темная энергия. Однако вопрос о том, что именно представляет собой темная энергия, пока остается нерешенным.

^{Обложка: 1Gai.Ru}

^{Источники: Wikipedia / youtube.com / nbcnews.com}

Смотрите также

От телепортации до путешествий во времени: все, что нужно знать о квантовой механике

Смотрите также

14 научных теорий и фактов о времени, которые расширят ваши перспективы и горизонты

Смотрите также

20 фактов о времени, которые нужно осознать

10 главных вопросов

Интервью брали: Алексей Левин, Олег Макаров, Дмитрий Мамонтов
«Популярная механика» №11, 2012

Есть вопросы, актуальные на сегодняшний день. Кто станет следующим президентом? Кто победит на чемпионате мира по футболу? Чем пятый iPhone лучше четвертого? А есть вопросы, которые актуальны всегда. Откуда появился человек? Есть ли жизнь среди звезд? Где кончается наша Вселенная?

«Вечных вопросов» не так много, но именно их люди задавали и задают себе с начала времен и по сей день. Ответы на них менялись из века в век. Одно лишь оставалось неизменным: разгадку к тайнам Вселенной всегда искали самые умные, самые талантливые, самые интересные люди своего времени.

Именно таких людей мы попросили вкратце обрисовать современные представления об устройстве мироздания. Это десять светил современной науки, текущие исследования которых формируют самую актуальную и самую точную на сегодняшний день картину мира.

 

Одиноки ли мы во Вселенной?

Майкл Мумма,
директор Годдардовского астробиологического центра NASA,
старший научный сотрудник отделения изучения Солнечной системы
Центра изучения космических полетов NASA имени Годдарда

Как говорил «лектор по распространению» из некогда культового фильма «Карнавальная ночь», «есть ли жизнь на Марсе, нет ли жизни на Марсе — это науке неизвестно». 66 лет назад, когда Эльдар Рязанов снимал свою знаменитую ленту, иного ответа не дал бы и синклит академиков. А что утверждает сегодняшняя наука, притом не только о Красной планете? Если поставить вопрос ребром, есть ли во Вселенной другие обители жизни?

Давайте прежде всего вспомним, что наше эволюционное древо буквально усеяно точками соприкосновения с другими живыми существами, передавшими нам часть своей наследственной информации. ДНК человека содержит великое множество фрагментов, унаследованных от бактерий и вирусов. В теории можно допустить, что среди них есть и участки геномов внеземных организмов. Более того, возможность подобной транспортировки уже доказана. В наших коллекциях есть не менее тридцати метеоритов, выброшенных с поверхности Марса. Не исключено, что в прошлом таким путем на Землю могли попасть марсианские микроорганизмы, которые не только выжили, но и оставили о себе генетическую память в земных организмах.

Суровая школа

Сейчас известны разные виды бактерий-экстремофилов, которые не погибают при высоких температурах и давлениях, не нуждаются в кислороде и вообще благополучно размножаются в условиях, которые еще не так давно считались абсолютно непригодными для жизни. Скажем, лет десять назад на юге Африки, в горных породах глубоко под слоем почвы, были обнаружены микроорганизмы, которые используют в качестве источника энергии молекулярный водород. Колонии этих бактерий как минимум 200 млн лет полностью изолированы от любых контактов с земной поверхностью. В свете этого открытия возможность пережить космическое путешествие внутри метеорита не кажется чем-то немыслимым.

Вероятность заимствования внеземной генетической информации очень мала, но все же отлична от нуля. Если когда-нибудь оно подтвердится, можно будет допустить, что в определенном смысле человеческий вид возник через симбиоз с чужой жизнью, зародившейся не на нашей планете, а возможно, даже и не в Солнечной системе. Тогда окажется, что прием информации от внеземных отправителей уже состоялся — только на генетическом уровне.

Сигнал из космоса

Наше космическое неодиночество было бы доказано куда более радикально, если бы мы получили из космоса сигналы, которые бы поддавались дешифровке или хотя бы распознавались в качестве искусственно созданных событий, а не просто природных процессов. Разумеется, они могут быть переданы только через межзвездные расстояния, поскольку за пределами Земли в Солнечной системе нет разумной жизни. Но для этого надо, чтобы не слишком далеко от нас возникла хотя бы одна цивилизация, находящаяся на сопоставимой стадии технологического развития. Я не хочу догматически утверждать, что такое вообще невозможно. Однако с точки зрения наших представлений о темпах и сложности биологической и социальной эволюции и сегодняшних знаний о внутригалактических окрестностях Солнца, существование даже одной такой цивилизации представляется исключительно маловероятным. И вряд ли надо специально уточнять, что никаких сигналов от внеземных цивилизаций мы никогда не получали. О летающих тарелках и прочих измышлениях говорить не буду, это из области фантазий и суеверий, а не науки.

Другие звезды

Разумеется, межзвездные контакты не единственный способ демонстрации существования внеземной жизни. Как бы ни оценивались шансы возникновения продвинутых цивилизаций в глубинах космоса, не приходится сомневаться, что вероятность появления хотя бы примитивных живых организмов окажется куда выше. Более того, последующие космические экспедиции позволят однозначно ответить на вопрос, есть ли (или хотя бы была ли) жизнь на Марсе. То же самое относится и к поиску жизни на спутниках планет-гигантов Юпитера и Сатурна, хотя это дело более отдаленного будущего. Иное дело — внесолнечные планеты (экзопланеты), мы ведь не только не планируем отправлять туда хотя бы автоматические зонды, но и не располагаем технологиями, которые позволили бы надеяться на осуществимость таких полетов.

И все же дело не безнадежно. Мы уже собираем информацию об атмосферах этих планет, а в будущем сможем получать сведения и об их поверхности. Существуют признаки, по которым можно заподозрить наличие жизни на том или ином небесном теле. Скажем, 2 млрд. лет назад содержание кислорода в земной атмосфере резко выросло благодаря жизнедеятельности фотосинтезирующих бактерий. Если обнаружится планета с кислородной атмосферой, ее можно будет считать кандидатом на получение статуса обитаемого мира. Эти подозрения укрепятся, если в ее воздушном бассейне найдутся заметные количества углекислого газа и метана. Есть и другие химические маркеры, которые тоже указывают на возможность биологических процессов. Их поиск представляет собой важную часть исследования экзопланет.

Культурный шок

Теперь допустим, что мы более или менее убедительно доказали наличие примитивной жизни на Марсе или даже за пределами Солнечной системы. Интересно подумать о том, как человечество отреагирует на такое открытие. Тут есть разные точки зрения, но мне кажется, что никакого культурного шока не последует, воздействие будет минимальным. Такое открытие мало кого поразит, поскольку мы уже привыкли считать, что рано или поздно оно случится. Нечто в этом роде уже произошло, когда были открыты первые внесолнечные планеты. Эта информация была воспринята с большим интересом, но без экзальтации, поскольку ее давно ожидали. Точно так же широкая публика ждет от ученых открытия внеземной жизни.

А вот обратная ситуация может привести к более серьезным последствиям. Если в течение нескольких десятилетий астрономы и астробиологи не найдут ни единой хотя бы потенциально обитаемой планеты, общество, пожалуй, испытает сильное разочарование. Такой исход и в самом деле может стать культурным шоком. Человечество почувствует свое вселенское одиночество, и кто знает, какова будет его реакция. Впрочем, не будем загадывать.

Существуют ли параллельные миры?

Андрей Линде,
профессор Стэнфордского университета,
один из авторов инфляционной космологии

Двумерное существо, ползающее по плоской поверхности, может заподозрить наличие вертикального измерения, но вряд ли имеет шансы в него выйти. Нельзя ли по аналогии предположить, что рядом с нами существуют параллельные миры, которые мы тоже способны вообразить или вычислить, но пока не в состоянии пощупать?

Что такое параллельные вселенные, каждый понимает по-своему. В 1957 году принстонский физик Хью Эверетт развил в своей докторской диссертации идеи, которые позднее легли в основу многомировой интерпретации квантовой механики, предложенной Брайсом Девиттом. Она утверждает, что Вселенная расслоена на квантовом уровне и каждый акт измерения приводит к выбору одного из бесконечного множества таких слоев. Мне эта мысль кажется чрезвычайно плодотворной и правильной, хотя для большинства физиков это чистая эзотерика.

Вторая возможность состоит в том, что где-то существуют разные вселенные, не имеющие друг с другом ничего общего. Тут сразу возникает вопрос, где их искать, на который никто толком ответить не может. К тому же многие сторонники данной гипотезы предполагают, что эти миры существуют одновременно, что довольно-таки бессмысленно. В самом деле, если есть способ вложить их в одно и то же время, то они как-то взаимосвязаны и потому должны считаться частями одной и той же вселенной. А вот в многомировой интерпретации квантовой механики никакой одновременности не предполагается, и там эта гипотеза выглядит убедительней. Не случайно в последнее время ею заинтересовались многие специалисты по космологии и квантовой теории поля.

Уравнение вселенной

Есть и более утонченная версия, связанная с идеями Эверетта и Девитта. В квантовой космологии можно формально ввести волновую функцию вселенной, позволяющую вычислить вероятности различных состояний, в которых эта вселенная может пребывать. До начала 1980-х годов эта идея была не слишком популярной, поскольку мало кто верил в ее практическую полезность. Больше вселенной, по определению, ничего быть не может, так что при чем здесь квантовые волновые функции, изобретенные для описания процессов неизмеримо меньших масштабов? Но потом возникла инфляционная космология, и ситуация изменилась. Инфляционные модели допускают, что вся наша Вселенная могла родиться менее чем из миллиграмма материи, а в таком масштабе квантовая механика уже работает. Впервые это осознал академик Зельдович, но больше на интуитивном уровне. Потом Александр Виленкин сделал замечательную работу о возникновении Вселенной буквально из ничего. Аналогичные результаты получили Хартли и Хокинг, которые написали волновую функцию Вселенной, названную их именами, да и другие ученые подключились. В конце концов эта исследовательская программа получила признание, что укрепило позиции взглядов Эверетта и Девитта.

Многоцветие вселенной

Вернемся к инфляционному механизму, который запускает сверхбыстрый рост вселенной из почти точечного зародыша. Представим себе этот зародыш в виде шарика. Если этот шарик, условно говоря, одинаково окрашен по всему объему, можно предположить, что он сохранит одноцветность и после расширения. Иное дело, если он сделан из фрагментов самых разных цветов, — они растянутся, но сохранят цветовое разнообразие. В результате вселенная по завершении инфляции будет состоять из множества частей исполинских масштабов, каждая из которых будет окрашена в свой собственный цвет. Любая из этих частей будет настолько велика, что ее разумные обитатели не смогут получить информацию о том, что происходит за ее пределами. Поэтому с их точки зрения она будет полноценной вселенной, всеобъемлющей и самодостаточной. Такую ситуацию можно описать как сосуществование параллельных вселенных, имеющих общее начало, но уже не взаимодействующих друг с другом. Поскольку от этого начала естественно отсчитывать их возраст, можно физически осмысленно утверждать, что они существуют в одном и том же времени.

Конечно, цветная раскраска — это метафора. На самом деле речь идет о рождении параллельных вселенных с различными физическими законами, которое в инфляционной космологии не только возможно, но попросту необходимо. И для этого вовсе не требуется, чтобы наш родоначальный шарик обладал мозаичной окраской. Как я уже говорил, вроде бы естественно предположить, что монохроматичный зародыш в результате инфляции станет столь же монохроматичной вселенной. Тридцать лет назад я так и считал — и, как выяснилось, ошибался. Позднее удалось доказать, что инфляция с помощью квантовых фазовых переходов порождает области с разной раскраской, так что изначально одноцветная вселенная становится полихромной. Таким образом она собственными силами создает миры с разными физическими законами.

Бесконечный ряд миров

Эта модель получила новую жизнь в теории суперструн. На ее основе удалось показать, что общее число способов раскраски вселенной может быть экспоненциально большим, скажем, 10⁵⁰⁰! Так что разнообразие непохожих друг на друга параллельных миров инфляционного происхождения практически бесконечно.

Можно пойти еще дальше и предположить, что наш мир вложен в другое пространство с большим числом измерений. Если это так, то рядом с нами могут существовать истинно параллельные миры, отделенные большими или малыми дистанциями в других измерениях. Лет десять назад эта гипотеза была очень популярной, однако в последние годы ее кредит несколько упал. Впрочем, у нее до сих пор есть активно работающие сторонники.

И наконец, сейчас мы впервые в состоянии осмысленно обсуждать шансы рождения других миров с иными законами физики. Однако наше существование привязано к нашей собственной Вселенной и ее физическому устройству. Поэтому, изучая себя, мы что-то узнаем про ту часть мироздания, где мы обитаем. На основе этой логики можно интерпретировать многие экспериментально измеряемые параметры нашего мира, которые раньше объяснению не поддавались. Например, органическая жизнь была бы невозможной, если бы разница между массами нейтрона и протона всего на один процент превышала ту, которая реально существует. Должны ли мы считать, что Бог или природа в наших интересах специально распорядились кварк-глюонными взаимодействиями, чтобы масса этих частиц была именно такой и никакой иной? Концепция множественных миров дает куда более разумный ответ: нейтроны и протоны в принципе могут иметь и другие массы, но только во вселенных, непригодных для жизни нашего типа. В этом смысле она уже имеет большое количество экспериментальных подтверждений.

Произошел ли человек от обезьяны?

Александр Марков,
известный российский биолог-эволюционист и палеонтолог,
доктор биологических наук,
автор более 130 научных статей и монографий.
С 1987 года работает в Палеонтологическом институте РАН

Ближайшими предками человека разумного были не обезьяны, а другие представители рода Homo. Хотя, если следовать строгой зоологической классификации, человек вообще не происходил от обезьян. Он просто и есть самая настоящая обезьяна.

Формулировка «Человек произошел от обезьяны», по-видимому, впервые была высказана Томасом Хаксли (Дарвин так не говорил) и представляет собой несколько вульгаризованную версию реального положения дел, так что без пояснений и оговорок лучше ее не использовать. Прежде всего, оба понятия — и «человек», и «обезьяна» — весьма расплывчаты, в общественном сознании трактуются по-разному, и для начала необходимо понять, от какого из определений мы будем отталкиваться.

Однозначно предком человека не является ни одна из современных обезьян (шимпанзе, горилла, орангутан), однако мы с ними имеем общих предков. Человек разумный, в отличие от современных человекообразных обезьян, относится к роду Homo, к нему же принадлежал еще целый ряд вымерших видов, эволюция которых изучена достаточно подробно. Чем же этот род отличается от ранних гоминидов? Четкой границы нет, и в таких случаях антропологи нередко используют формальные договоренности. Например, волевым решением принимается правило: все гоминиды с объемом мозга от 600 см³ и выше будут относиться к роду Homo, а те, у кого мозг меньше, — к роду австралопитеков. Если мы отталкиваемся от этого правила и считаем человеком любого представителя рода Homo, то ответ на наш вопрос будет таким: предком человека были двуногие африканские обезьяны, относящиеся к ныне вымершему роду австралопитеков. Это был род необычных двуногих обезьян, которые, однако, являются родственниками других крупных человекообразных африканских обезьян, прежде всего гориллы и шимпанзе.

Человек от человека

Если включать в понятие «человек» только Homo sapiens, современного человека со всеми его уникальными особенностями, прежде всего такими, как развитие культуры, накопление огромного количества информации в чреде поколений, то человек происходит от… человека, а точнее — от африканских популяций так называемого гейдельбергского человека (в широком смысле этого понятия). Представители этой предковой популяции 500–400 тысяч лет назад широко расселились из Африки по всему Старому Свету. Та часть популяции, которая поселилась в Европе, дала начало неандертальцам. Те, что остались в Африке, стали предками Homo sapiens, а ушедшие в Азию с течением поколений превратились в денисовцев. Денисовцы — недавно открытая популяция людей, ДНК которой исследована по костным останкам, обнаруженным в Денисовской пещере на Алтае.

Наконец, если подходить с точки зрения формальной зоологической классификации, то по научным правилам человека нельзя считать произошедшим от обезьяны, ибо он обезьяной и является. Дело в том, что естественными группами видов могут считаться только группы монофилетические. Монофилетическая группа включает в себя всех потомков какого-то известного предка. Из этого следует, что род Homo нельзя вычленить из обезьян, так как он ответвился от эволюционного древа значительно позже, чем началась дивергенция собственно обезьян, уже изнутри обезьяньей «кроны». Таким образом, человек по зоологической классификации относится к отряду приматов, к обезьянам, к узконосым обезьянам, к человекообразным обезьянам, к большим человекообразным обезьянам, к большим африканским человекообразным обезьянам и, наконец, к представителям рода Homo.

Найдено ли «недостающее звено»?

Как только Дарвин выдвинул свою гипотезу о родстве человека и обезьяны, наука занялась поисками так называемого недостающего звена, связывающего человека с животным миром: ведь в те времена практически не было накоплено никаких палеоантропологических данных. Однако открытия последнего столетия, в том числе и совсем недавние находки, сняли вопрос о недостающем звене с повестки дня. Сейчас, напротив, существует другая проблема: антропологи часто спорят о том, какая именно из обнаруженных форм ближе к человеку, а какая — дальше. Например, известно много видов поздних грацильных австралопитеков, которые жили 2,5 млн лет назад в Восточной Африке. И не совсем понятно, от какого конкретно вида ведут свою родословную первые Homo — Homo habilis.

Медленный путь разума

Наиболее существенный фактор, отделяющий человека от обезьяны, — наличие разума. Много раз исследователи пытались выделить скачки в антропогенезе, качественные переломы, приведшие к резкому росту интеллектуальных способностей у наших предков. Но чем больше данных получает наука, тем эти «переломы» кажутся все более плавными и постепенными. Рост мозга начался около 2,5 млн лет назад у Homo habilis — изменчивость по размеру мозга у них уже была довольно большая — от 500 до 700 см³ (по сравнению с 400 см³ у австралопитеков, что сопоставимо с мозгом шимпанзе). К этому времени относится начало изготовления каменных орудий, для чего нужна очень четкая координация движений, хороший контроль за действием руки и пальцев. Мозг шимпанзе для этого не приспособлен — нужен более развитый мыслительный аппарат.

Образ клыка

Второй период быстрого роста мозга случился 1,8–1,7 млн лет назад, вскоре после того, как помимо habilis в Африке появились еще более продвинутые люди — Homo erectus. «Эректусы» изобрели более сложную технологию обработки камня (ашельская каменная индустрия). Камням стали придавать заранее продуманную форму: двусторонние симметричные рубила, напоминающие клык зверя. Именно тогда стали развиваться участки мозга, которые отвечали за планирование, создание образа будущего изделия. В этот период в течение нескольких сотен тысяч лет мозг вырастает до среднего размера 900 cм³. Спустя еще миллион лет мозг вырос почти до современного уровня у поздних «эректусов» и гейдельбергских людей. И около 400 000 лет назад поздний гейдельбергский человек наконец вырастил мозг, практически идентичный нашему. А 40 000 лет назад появились первые рисунки и музыкальные инструменты (флейты), и, вероятно, именно к этому моменту психический и интеллектуальный облик человека в целом обрел свое завершение.

Что взорвалось в Большом взрыве?

Александр Виленкин,
директор Института космологии при Университете Тафтса,
автор книги «Мир многих миров. Физики в поисках иных вселенных»

С чего и как началось мироздание? Ответы на этот старый как мир вопрос предлагают едва ли не все религии, вероучения и культы. А вот наука всерьез занялась им совсем недавно — только в XX веке.

Самый простой ответ будет и самым коротким — все началось с Большого взрыва. Об этом свидетельствуют решения всех разумных моделей эволюции Вселенной, построенных на базе общей теории относительности. Если их прокрутить назад во времени, мы неминуемо упремся в момент, когда плотность и температура материи делаются бесконечными. Его и приходится брать за начало отсчета, нулевую временную точку. Продолжить решения в область предшествующих времен невозможно: математика не позволяет.

Единственный выход

Физикам эта ситуация никогда не нравилась. С тех пор, как они научились строго просчитывать мировые модели, не исчезали надежды избавиться от бесконечностей и заглянуть, если так можно выразиться, в прошлое Большого взрыва. Но все попытки найти разумные модели «безначальной», иначе говоря, вечной Вселенной оказывались безуспешными. Такое положение дел сохранилось и после того, как в начале 1980-х годов были разработаны модели инфляционного расширения ранней Вселенной, которые опирались не только на ОТО, но и на гипотезу ложного вакуума, позаимствованную у квантовой теории поля.

Инфляция — сверхбыстрое расширение Вселенной в самом начале ее существования. Оно возникает из-за того, что вакуум в этот момент находится в состоянии с очень большой положительной плотностью энергии, неизмеримо превышающей ее минимальное значение. Вакуум с наименьшей плотностью энергии называется истинным, с более высокой — ложным. Любой положительный вакуум действует как антигравитация, то есть заставляет пространство расширяться. Ложный вакуум с экстремально высокой плотностью энергии к тому же и крайне нестабилен, он быстро распадается, а его энергия идет на образование радиации и частиц, нагретых до чрезвычайно высоких температур. Этот вакуумный распад и есть то, что называют Большим взрывом. Он оставляет за собой обычное пространство, заполненное гравитирующей материей, которое расширяется с умеренной скоростью.

Однако существует один сценарий, который позволяет преодолеть тупик математических бесконечностей. Согласно этому сценарию, Вселенная возникла из ничего, точнее, из состояния, где нет ни времени, ни пространства, ни материи в классическом смысле этих терминов. Эта идея на первый взгляд кажется нелепой — как может ничто породить нечто? Или, если перейти от метафор к физике, как можно обойти фундаментальные законы сохранения? Скажем, закон сохранения энергии, который считается абсолютным. Энергии вещества и излучения всегда положительны, так как же они могли возникнуть из состояния с нулевой энергией?

О пользе замкнутости

К счастью, это затруднение вполне разрешимо — правда, не для любых вселенных, а только для замкнутых. Можно доказать, что полная энергия любой замкнутой вселенной в точности равна нулю. Как это может быть, коль скоро вселенная заполнена веществом и излучением? Однако есть еще энергия гравитации, которая, как известно, отрицательна. Оказывается, что в замкнутой вселенной положительный энергетический вклад частиц и электромагнитных полей точно компенсируется равным по величине и обратным по знаку вкладом поля тяготения, так что полная энергия всегда равна нулю. Этот вывод относится не только к энергии, но и к электрическому заряду. В замкнутой вселенной любому положительному заряду непременно сопутствует такой же заряд со знаком минус, так что полная сумма всех зарядов опять-таки оказывается нулевой. То же самое можно сказать и о прочих физических величинах, подчиняющихся строгим законам сохранения.

Что же из этого следует? Если замкнутая вселенная возникает из абсолютной пустоты, все сохраняющиеся величины как были, так и остаются нулевыми. Выходит, что фундаментальные законы сохранения вовсе не запрещают такого рождения. Теперь вспомним, что любой квантово-механический процесс, не запрещенный этими законами, может произойти, пусть даже и с очень малой вероятностью. Так что рождение замкнутой вселенной из ничего в принципе возможно. Этим квантовая механика отличается от класcической, где пустота сама по себе ничего рождать не может.

К началу времен

Шансы спонтанного рождения различных вселенных по такому сценарию можно вычислить: у физики есть для этого математический аппарат. Интуитивно очевидно, что они падают с увеличением размера вселенной, и уравнения это подтверждают: вселенные-лилипуты возникают с большей вероятностью, нежели вселенные покрупнее. При этом размер вселенной связан со свойствами ложного вакуума, который ее заполняет: чем выше плотность его энергии, тем меньше вселенная. Так что максимальные шансы на спонтанное рождение получают замкнутые микровселенные, начиненные высокоэнергетичным вакуумом.

Теперь допустим, что вероятность сработала в пользу этого сценария и на свет из ничего родилась замкнутая вселенная. Ложный вакуум создает отрицательную гравитацию, которая вынуждает новорожденную вселенную не сжиматься, а расширяться. В результате она будет эволюционировать от начального момента, который фиксирует ее спонтанное рождение. При подходе к этому моменту со стороны будущего мы не упираемся в бесконечности. Но вопрос о том, что было перед этим моментом, не имеет смысла, поскольку тогда не существовало ни времени, ни пространства.

Обязан иметь начало

Несколько лет назад я вместе с двумя соавторами доказал теорему, которая имеет прямое отношение к нашей проблеме. Грубо говоря, она утверждает, что любая вселенная, которая в среднем расширяется, обязательно имеет начало. Уточнение «в среднем» имеет тот смысл, что на каких-то этапах вселенная может сжиматься, но на протяжении всего своего существования она все-таки преимущественно расширяется. А вывод о существовании начала означает, что у этой вселенной есть истории, которые при продолжении в прошлое обрываются, их мировые линии имеют определенные начальные точки. Напротив, любая вселенная, которая существует вечно, таких мировых линий иметь не может, все ее истории непрерывно уходят в прошлое на бесконечную глубину. А поскольку вселенные, которые рождаются в результате инфляционных процессов, удовлетворяют условиям теоремы, они обязаны иметь начало.

Можно также математически смоделировать замкнутую вселенную, которая бесконечно долго находилась в статичном состоянии, а потом стала расширяться. Понятно, что наша теорема к ней не относится, ведь усредненная по времени скорость ее расширения равна нулю. Однако у такой вселенной всегда будут шансы сколлапсировать: этого требует квантовая механика. Вероятность коллапса может быть очень малой, но поскольку вселенная пребывает в статичном состоянии бесконечное время, он непременно произойдет, и такая вселенная просто не доживет до расширения. Так что мы вновь приходим к выводу, что расширяющаяся вселенная обязана иметь начало. Естественно, что он относится и к нашей собственной Вселенной.

Будет ли человек жить 150 лет?

Ян Вич,
профессор и руководитель отделения генетики
нью-йоркского Медицинского колледжа имени Альберта Эйнштейна,
автор книги «Старение генома. Двойная роль ДНК в жизни и смерти»
(Aging of the Genome, The dual role of DNA in life and death)

Людям с незапамятных времен хотелось продлить срок своего земного существования, и эти мечты вовсе не были беспочвенными. Даже во времена, когда мало кто доживал и до пятидесяти лет, отдельные индивидуумы пересекали столетний рубеж. Сейчас ожидаемая продолжительность жизни новорожденных японских девочек превышает 85 лет, и, согласно неплохо обоснованным прогнозам, к середине XXI века то же самое можно будет сказать о жителях всех развитых стран (независимо от пола). Значит ли это, что человечество приближается к эпохе мафусаилов?

Что такое старение? Я бы дал такое определение: постепенное прогрессирующее накопление сбоев в работе тканей и органов, которое увеличивает риск развития патологических процессов. Скажем, в тех или иных клетках с возрастом могут аккумулироваться мутации, которые в конце концов приводят к их злокачественному перерождению и превращению в зародыши раковых опухолей. Или, например, почечная ткань начинает все хуже справляться с очисткой крови от мочевины и других шлаков, что тоже чревато опасными последствиями для организма.

Старение и эволюция

Смерть абсолютно необходима с точки зрения биологической эволюции, которая без нее не смогла бы работать. Иное дело старение. Естественный отбор держит под контролем жизненные процессы с рождения до резкого ослабления способности к размножению, а все, что происходит потом, его уже не касается. Будь иначе, прекращение возможности иметь потомство автоматически приводило бы к быстрой смерти. Эволюция не закладывает в нас бомбы замедленного действия, настроенные на время отмирания репродуктивных функций, однако и не защищает нас в преклонном возрасте. Естественный отбор не создает давления, направленного на продление жизни на этом этапе, и потому не благоприятствует умножению долгожителей.

Вспомним хотя бы такие патологии, как сахарный диабет и сердечно-сосудистые заболевания, которые куда чаще встречаются в старости, нежели в молодые годы. Это нередко обусловлено генетическими особенностями, которые способствуют репродуктивному успеху впервой половине жизни. А когда эти гены выполняют требования естественного отбора, он теряет к ним интерес.

Конечно, эволюция работает по-разному для разных биологических видов, и неудивительно, что слоны живут куда дольше мышей. Однако в пределах каждого вида индивидуальные колебания проживаемого возраста не слишком велики и в основном определяются условиями существования как отдельных особей, так и популяций.

Излечима ли старость

Надо отметить, что и с животными не все так просто. Возьмем карликовых мышей, которые отличаются от нормальных лишь одной генной мутацией. Они в среднем живут на 30% дольше своих обычных сородичей, но лишь в том случае, если их держать в тепличных условиях. Эти мыши особенно уязвимы в первое время после рождения, когда они могут умереть буквально без всяких видимых причин. Такие мутации никогда не станут инструментом продления человеческой жизни.

То же с лекарствами. Если подкармливать мышей рапамицином, можно увеличить срок их жизни в среднем примерно на одну пятую против нормы. Однако этот препарат дает ряд опасных осложнений — например, способствует росту катаракт и ослабляет иммунную систему. Очевидно, что его нельзя испытывать на людях.

Правда, отсюда не следует, что продолжительность жизни нельзя увеличить терапевтическими методами. Скажем, можно снижать уровень холестерина с помощью статинов и держать под контролем артериальное давление, принимая бета-блокаторы. Все эти меры вкупе со здоровым образом жизни, рациональным питанием и физическими упражнениями увеличивают шансы обретения долгой и, что не менее важно, полноценной жизни, не слишком отягощенной возрастными заболеваниями. Но нет никаких данных за то, что таким способом можно приблизиться к возрасту долгожителей-рекордсменов и тем более его превзойти. Не уверен, что здесь поможет даже множественная пересадка органов, тем более что мы считаем этичным использовать ее только для лечения смертельных заболеваний, но отнюдь не для преодоления старческого одряхления.

Я хотел бы подчеркнуть, что старение — чрезвычайно сложный процесс, к адекватному пониманию которого мы только начинаем приближаться. Необходимо изучать самые разные факторы и механизмы старения, и это работа на много десятилетий. Если она даст ощутимые результаты, появится реальная надежда на создание действенных стратегий значительного продления полноценной жизни.

Отмерено эволюцией

В течение XX века средняя продолжительность жизни ощутимо выросла во всем мире. Причины этой тенденции известны — это успехи медицины, санитарно-гигиенический прогресс и улучшение питания. Сейчас процент людей старше 90–100 лет в населении Земли выше, чем когда бы то ни было за всю историю человечества. Однако сверхдолгожителей мы пока не видим. Максимальный надежно документированный смертный возраст составляет 122 с половиной года. Столько прожила француженка Жанна Луиза Кальман, которая родилась в феврале 1875 года и скончалась в августе 1997-го. Американке Бесс Купер в конце августа будет 116 лет, еще двоим в этом году исполнилось 115. Однако многочисленные истории о том, что кому-то удалось прожить от 150 до 200 лет, ни на чем не основаны. Поэтому многие специалисты, включая и меня, считают 125-летний возраст практическим пределом человеческой жизни. Допускаю, что успехи науки могут его повысить, но разве что на годы, а не на десятилетия. Не думаю, что в нашем веке хотя бы один человек доживет до 140–150 лет, не говоря уже о еще больших сроках.

Этот прогноз может показаться пессимистическим, но он отражает нашу биологическую природу. Темпы старения человеческого организма зависят от согласованной работы великого множества генов. Время жизни червей, насекомых и даже мышей можно серьезно увеличить с помощью локальных мутаций, но с человеком так не получится, мы устроены гораздо сложнее. Для радикального продления жизни нам потребовались бы лекарственные препараты или иные способы воздействия на организм, способные вызвать тысячи согласованных изменений в работе органов и при этом не дать патологических побочных эффектов. Я не думаю, что такое практически возможно в предвидимом будущем. Эта задача по плечу только биологической эволюции, да и у нее она занимает сотни тысяч и миллионы лет. В частности, не стоит рассчитывать на скорое появление каких-то чудодейственных таблеток от старости.

Возможны ли путешествия во времени?

Кен Олум,
профессор физики Университета Тафтса

С тех пор, как Герберт Уэллс опубликовал свою «Машину времени», прогулки в прошлое либо в будущее с непременным возвращением в свою собственную эпоху прочно вошли в фантастическую литературу. Но вот возможны ли они с точки зрения современной науки, хотя бы чисто теоретически?

Путешествиями во времени я вместе с группой единомышленников занимаюсь в контексте общей теории относительности с определенными квантовыми поправками. Конкретно проблема ставится так: можно ли с помощью тех или иных квантовых полей сконструировать искривленное пространство-время ОТО, содержащее замкнутые мировые линии? Если мировая линия выходит из определенной пространственно-временной точки и в нее же и возвращается, то движение по этой петле как раз и будет путешествием во времени. Для тех, кто знаком с теорией относительности, уточню, что мировая линия обязана быть времени подобной. Это означает, что никакие перемещения вдоль нее не должны превышать скорость света.

Полуклассика

Наш подход к постановке проблемы темпоральных путешествий можно назвать полуклассическим, так как он основан на объединении классической теории тяготения Эйнштейна с квантовой теорией поля. Кое-кто говорит, что эту проблему путешествий надо изучать на базе чисто квантовой теории гравитации, но она пока не создана и мы не знаем, как она будет выглядеть.

Эйнштейновские уравнения симметричны относительно времени, их решения можно продолжать как в будущее, так и в прошлое. Поэтому из них не следует необратимость времени, которая наложила бы запрет на путешествия во времени. Однако геометрическая структура пространства-времени определяется свойствами материи, заполняющей пространство, ее энергией и давлением. Так что нашу основную проблему можно переформулировать так: какая именно материя допускает петли мировых линий? Оказывается, что привычная нам материя, состоящая из частиц и излучения, для этого никак не подходит. Нужна материя иного рода, обладающая отрицательной массой, а следовательно, если вспомнить знаменитую формулу Эйнштейна E=mc², и отрицательной энергией (кстати, не стоит путать такую материю с античастицами — их массы и энергии положительны). Это давно доказано несколькими физиками, например Стивеном Хокингом.

Эффект Казимира

Материя с отрицательной массой и энергией может показаться нелепицей, однако она отработана теорией и даже подтверждена экспериментом. Правда, классическая физика ее не допускает, однако с точки зрения квантовой теории поля она вполне законна. Об этом свидетельствует физический эффект, названный в честь голландского физика Хендрика Казимира. Если взять две отполированные металлические пластины и поместить строго параллельно друг другу на дистанции в несколько микрометров, они будут притягиваться с силой, которую вполне можно измерить (что и было впервые сделано еще 15 лет назад). Это притяжение объясняется как раз тем, что пространство между пластинами имеет отрицательную энергию.

Откуда она берется? Будем для простоты считать, что пластины расположены в идеальном вакууме. Согласно квантовой теории, там все время рождаются и исчезают самые разные флуктуации квантовых полей, например виртуальные фотоны. Все они вносят вклад в среднюю энергию свободного вакуума, которая равна нулю. Чтобы это было возможным, часть флуктуаций должна иметь положительную энергию, а часть — отрицательную.

Но вблизи физических тел этот баланс может и не соблюдаться. В частности, в пространстве между пластинами «минусовые» флуктуации доминируют над «плюсовыми». Поэтому плотность вакуумной энергии там ниже плотности энергии свободного вакуума, то есть меньше нуля. Эта плотность обратно пропорциональна четвертой степени ширины щели между пластинами, в то время как объем межпластинного пространства пропорционален самой ширине. Так что их произведение имеет отрицательный знак и обратно пропорционально кубу ширины щели. В результате при сближении пластин полная ваккумная энергия межпластинного пространства все сильнее проваливается ниже нулевой отметки, и поэтому им энергетически выгодно притягиваться друг к другу.

Патруль времени

Но вернемся к путешествиям во времени. Коль скоро обычная материя имеет положительную массу, из нее невозможно изготовить устройство, способное перемещаться во времени. Если эта задача разрешима, то только с помощью каких-то конфигураций квантовых полей, обеспечивающих отрицательную энергию на всем протяжении замкнутой мировой линии.

Однако создать такую конфигурацию, по всей видимости, просто невозможно. Этому препятствует очень важное ограничение, которое называется условием усредненной нулевой энергии (Averaged Null Energy Condition, сокращенно ANEC). Математически оно выражается довольно сложным интегралом, а на простом общечеловеческом языке утверждает, что любые вклады со стороны отрицательной энергии вдоль мировых линий фотонов должны точно или даже с избытком компенсироваться добавками положительной энергии.

По всем имеющимся данным, природа соблюдает ANEC без всяких исключений. Можно показать, что этому условию подчиняется и эффект Казимира. Например, если сделать в пластинах два отверстия напротив друг друга и извне через них пропустить через межпластинное пространство световой луч, полная сумма изменений энергии вдоль его мировой линии будет положительной.

Как это влияет на путешествия во времени? Можно доказать, что если в искривленном пространстве ОТО действует определенный аналог ANEC, то такие путешествия оказываются невозможными.

Иначе говоря, эта версия ANEC, которую мы назвали ахрональной, накладывает запрет на любые проекты машин времени, изготовленных с помощью материи с отрицательной массой.

Сейчас я вместе с моими студентами работаю над математическим доказательством этой версии, и, как мне кажется, мы уже кое-чего добились.

Если удастся построить искомое доказательство, принципиальная неосуществимость машины времени будет продемонстрирована — во всяком случае, в рамках полуклассического подхода. А поскольку полной квантовой теорией гравитации мы пока не располагаем, этот вывод придется принять как минимум до ее создания.

Что происходит в мозге, когда рождается мысль?

Константин Владимирович Анохин,
российский ученый, нейробиолог, профессор, член-корреспондент РАН и РАМН.
Лауреат премий Ленинского комсомола, имени Де Вида Нидерландской академии наук, Президиума Российской академии медицинских наук
и Национальной премии «Человек года» в номинации «Потенциал и перспектива в науке»

Для того чтобы достичь полного понимания биологических основ сознания, понадобится, возможно, еще несколько столетий. Но если всего лишь пару десятков лет назад к решению этой задачи приступать даже не решались, сегодня появились научные методы исследований в данной области.

Если отвечать вкратце, то ответ будет таков: наука пока не имеет удовлетворительного объяснения этого процесса. Удовлетворительного в том смысле, который имел в виду Ричард Фейнман, когда говорил: «То, что я не могу построить, я не могу понять». Мы не можем пока создать устройство, которое мыслит, и это в значительной степени связано не с техническими сложностями, а с тем, что мы не способны пока понять, как устроен мозг.

Что известно сейчас? Мы не можем сказать, как рождается мысль, но мы уже очень много знаем о том, что происходит в мозге при ее рождении, какие уникальные условия работы мозга создаются, когда возникает мысль. Исследуется это в специальных экспериментах, когда сравнивают предъявление мозгу каких-то осознаваемых ситуаций (рождающих мысль) и тех же ситуаций, которые он осознать не может. Например, если событие слишком коротко: зрительные и слуховые компоненты происходящего поступают в мозг, но до уровня сознания не доходят. Когда ученые сравнивают, что происходит в мозге при сознательной и неосознаваемой переработке информации, оказывается, что осознание связано с несколькими вещами.

Что происходит при осознании:

во-первых, когда мы осознаем что-то, в коре головного мозга работает значительно больше нейронов в тех зонах, которые уже участвовали в обработке неосознанной информации.

во-вторых, в момент осознания активируются те зоны, которые раньше не участвовали в неосознаваемой обработке сенсорных данных. Это зоны, связанные с передними областями мозга.

в-третьих, между зонами, которые активируются в момент появления сознания (мысли), и зонами, которые связаны с нашим восприятием окружающего мира, начинают устанавливаться быстрые циклические взаимодействия — реверберации.

в-четвертых, только после того как начинается циркуляция возбуждений по этой сети, появляется момент осознания. Мы не всегда понимаем это, но наше сознание очень сильно отстает от момента реакции мозга на какие-то события. Если точно известно, в какую миллисекунду предъявлена на экране фотография или слово, можно убедиться, что осознание появляется примерно через полсекунды (200–400 миллисекунд) после показа. А реакция областей мозга, которые воспринимают информацию неосознанно (ранняя реакция), возникает заметно раньше, то есть через 60–100 миллисекунд. Все эти четыре компонента складываются в общую картину. Когда у нас появляется вспышка сознания, это происходит из-за того, что разные области мозга — и те, которые связаны с умственным напряжением, вниманием (передние), и те, которые связаны с восприятием внешнего мира — синхронизуются вместе в специальных циклах циркуляции информации. Синхронизация устанавливается на поздних фазах действия внешнего сигнала (через полсекунды), и в этот момент появляется сознание.

Тайны нервного кода

Мы также знаем, что воздействие на разные этапы этих четырех компонентов (иногда они наблюдаются в медицине, при травмах, кроме того, их можно вызывать искусственно при магнитной симуляции) способно разрушить сознание, и человек окажется в области подсознательного либо попросту в коме.

Мозг часто сравнивают с компьютером, но это очень грубая и неточная аналогия. Нервный код устроен совсем по-другому, нежели коды Тьюринговской машины. Мозг не работает на бинарной логике, он не работает как тактовый процессор, он функционирует как массивная параллельная сеть, где основным элементом кода является момент синхронизации разных клеток с их опытом, в результате чего и возникает то субъективное ощущение, мысль или действие, которые занимают в этот миг театр сознания, поле нашего внимания. Это код синхронизации многих элементов, а не ход пошаговых вычислений.

Нейроны и образы

В момент образования связей между клетками не передается что-то похожее на психическую информацию. Между ними передаются химические вещества, которые позволяют нейронам объединиться в ту или иную систему. Каждая из этих систем уникальна, потому что клетки специализированы. Например, это клетки, воспринимающие образ синего неба, белой оконной рамы, лица и т. д. Все вместе они дают на какое-то короткое время тот осознаваемый образ, который и занимает наше внимание. Такие «кадры» могут очень быстро меняться, и следующие несколько десятков миллисекунд в мозгу появится другая конфигурация клеток, которая связана с другим набором нейронов. И это постоянный поток, лишь небольшая часть которого осознается посредством возникающих синхронизаций. Есть масса вещей, которые работают при этом параллельно центральному звену. Они не осознаются и построены на автоматизированных процессах. Я сижу, балансирую, поддерживаю температуру тела, давление, дыхание. Это всё управляется массой функциональных систем, которые не должны идти в широковещание на весь мозг.

Мозг под управлением ОС

Однако при всей несхожести нервного и бинарного кодов некие параллели между мозгом и компьютером все же можно провести.

Мозг обладает подобием операционной системы, и на этот счет существует несколько гипотез. В одной из них — теории функциональных систем — существует понятие операционной архитектоники системы. Это некий синтез сенсорных и мотивационных сигналов, извлечений из памяти, который вовлекает все эти компоненты в единое рабочее пространство — то, где ставится цель и принимается решение. Есть также теория сознания как глобального рабочего пространства. Согласно ей существует определенная операциональная архитектура, которая как операционная система способна вовлекать разные клетки в процессы осознания. Она вовлекает нейроны передних областей коры, которые имеют длинные проекции во все остальные области коры, и когда происходит «зажигание» этих нейронов, они начинают «крутить» информацию по всем остальным областям. Это некий центральный процессор, и он включается, только когда есть сознание. Во всем остальном мозг может работать автоматически. Вы можете вести машину, а ваше сознание будет занято некими внутренними вопросами, и «процессор» будет работать для них. И лишь в тот момент, когда происходит что-то неожиданное (кто-то перебегает дорогу, например), операционная система начинает работать на режим внешнего мира.

Когда наступит конец света?

Ави Лёб,
профессор, заведующий отделением астрономии Гарвардского университета,
директор Института теории и компьютерного моделирования Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики

Если мы что-то в точности знаем о нашей Вселенной, так это то, что она нестатична, меняется со временем. А что ее ожидает в будущем?

Сегодня у нас есть стандартная космологическая модель, которая хорошо описывает историю Вселенной почти с момента ее рождения вплоть до нашего времени. Более того, сейчас нет серьезных оснований считать, что эта модель не может служить основой для прогнозирования последующей эволюции нашего мира. Правда, у нее есть конкуренты, которые предлагают совсем иные сценарии будущих событий. Однако мы пока не располагаем данными наблюдений, которые указывали бы на реальную необходимость не только пересмотра стандартной модели, но даже ее серьезной коррекции.

Пустота или клочья

Теперь о будущем. Из стандартной модели следует, что в очень отдаленной перспективе роль гравитации практически сойдет на нет и скорость расширения Вселенной станет увеличиваться по экспоненте. Космическое пространство будет пустеть, причем все быстрее и быстрее. Однако эта скорость всегда будет возрастать монотонно, от нынешней эпохи вплоть до скончания времен. Стандартная модель исключает сценарии, по которым вакуум теряет стабильность и плотность его энергии за конечное время подскакивает до бесконечности. В этом случае скорость расширения Вселенной тоже устремится к бесконечности, что приведет к разрыву и исчезновению всех материальных объектов — от галактик и звезд до атомов и атомных ядер. Некоторые конкуренты стандартной модели предсказывают именно такой исход, но у астрономов нет данных в пользу этих теорий. Честно говоря, я и сам их всерьез не принимаю, они основаны на очень уж необычной физике. Стандартная модель прекрасно согласуется с результатами наблюдений, и отказываться от нее нет никакого смысла.

Ускоряющееся расширение Вселенной будет означать только увеличение темпов разлета галактик. Поскольку плотность темной энергии не изменится, она не сможет разрушить галактики и другие гравитационно устойчивые структуры, которым она не мешает существовать в нынешнюю эпоху. Конечно, это не означает, что сами галактики сохранятся в том виде, в каком существуют сегодня. Со временем все звезды сожгут термоядерное топливо и превратятся в белые карлики, нейтронные звезды или черные дыры. Дыры будут расти, сливаясь друг с другом и поглощая звездные остатки и межзвездный газ. Однако эти и другие деструктивные процессы будут проходить без участия темной энергии.

Местные новости

А что же ожидает нашу собственную Галактику, Млечный Путь? Она сближается с соседней крупной спиральной галактикой Андромеды — сейчас со скоростью 110 км/с. Через 6 млрд. лет обе галактики сольются и образуют новое звездное скопление, Милкомеду. Солнце останется внутри Милкомеды, только сдвинется на ее периферию по сравнению со своим нынешним положением в Млечном Пути. По занятному совпадению как раз тогда оно сожжет водородное топливо и вступит на путь катаклизмических изменений, который закончится его превращением в белый карлик.

Пока что мы говорили о довольно близком будущем. Милкомеда после стабилизации сохранит гравитационную устойчивость в течение гигантских сроков, как минимум в тысячи раз превышающих нынешний возраст Вселенной. А вот в одиночестве она окажется гораздо раньше. Где-то через 100 млрд. лет или немногим позднее все далекие галактики, которые мы сегодня можем наблюдать, исчезнут с ее небосвода. К тому времени скорость их разлета, вызванного расширением Вселенной, превысит скорость света, так что испущенные ими фотоны никогда не достигнут Милкомеды. На языке космологии, галактики необратимо уйдут за ее горизонт событий. Их видимая яркость будет падать, и в конце концов все они потускнеют и погаснут. Так что наблюдатели в Милкомеде увидят только ее собственные звезды — конечно, лишь те, которые к тому времени еще будут излучать свет. Дольше всего сохранят активность самые легкие красные карлики, однако максимум через 10 трлн лет начнут умирать и они.

Стандартная Вселенная

Стандартная модель утверждает, что в наше время Вселенная изменяется под воздействием двух основных факторов: гравитации обычной и темной материи и антигравитирующего воздействия ненулевой энергии вакуума, которую принято называть темной энергией.

В ранней юности Вселенной серьезный вклад в ее эволюцию также вносила энергия электромагнитных излучений и нейтринных потоков. Сейчас ее роль очень невелика, поскольку плотность лучистой энергии крайне мала и к тому же постоянно падает из-за расширения космического пространства. В то же время плотность темной энергии, как она фигурирует в стандартной модели, остается постоянной. Она не уменьшается по мере расширения Вселенной и уже сейчас втрое превосходит монотонно падающую плотность обычной и темной материи. Поэтому темная энергия вызывает ускоряющееся расширение Вселенной, которое не может сдержать слабеющая гравитация галактик и межгалактической среды.

Стратегические планы

Когда возраст Вселенной достигнет триллиона лет, длина волны реликтового излучения сравняется с ее размером. Тогда, и тем более позже, никакие детекторы уже не смогут зарегистрировать эти сверххолодные фотоны. Поэтому любые наблюдатели, как бы совершенны ни были их приборы, не смогут использовать реликтовое излучение в качестве источника астрономической информации.

Сейчас пик спектра этих фотонов лежит в микроволновом диапазоне, и они легко детектируются нашей аппаратурой, поставляя важнейшие сведения о ранней истории Вселенной. Совсем уж далекое будущее выходит за рамки стандартной космологической модели. Мы можем разумно предположить, что растущие черные дыры поглотят значительную часть и барионной, и темной материи, но что будет с ее остатком, рассеянным по безбрежным пространствам космоса?

Физика утверждает, что электроны не подвержены никаким формам распада, однако в отношении протонов такой уверенности нет. По современным данным, период полураспада протона не может быть меньше 10³⁴ лет — это много, но все же не вечность. Мы также не знаем долговременную судьбу частиц темной материи, которые и вообще еще не открыты. Самый вероятный прогноз сверхотдаленного будущего сводится к тому, что Вселенная предельно опустеет и охладится почти до абсолютного нуля.

Как именно это произойдет, пока неизвестно, здесь дело за фундаментальной физикой. Однако будущее в масштабе триллионов лет вполне прогнозируемо на базе стандартной модели. Конечно, если у вакуума откроются какие-то новые свойства, этот сценарий придется пересмотреть, но это уже из области предположений.

Когда компьютеры смогут мыслить, как люди?

Дэвид Ферруччи,
специалист в области искусственного интеллекта,
руководитель отдела семантического анализа и интеграции Исследовательского центра IBM имени Томаса Уотсона,
почетный сотрудник IBM, создатель суперкомпьютера IBM Watson

В фантастических романах 1960-х годов в качестве героя появился искусственный интеллект. В книгах компьютеры не только общались с людьми на обычном естественном языке и принимали сложные решения, но и осознавали себя как личности. Останется ли это вечной мечтой, или все же компьютеры рано или поздно смогут сравняться с человеком?

Смогут ли компьютеры мыслить как люди? Это захватывающий и очень интересный вопрос, и чем больше мы изучаем его, тем больше узнаем о самих себе и о процессах нашего мышления. Несмотря на всю уникальность человеческого мышления, в отдельных задачах компьютеры могут сильно превосходить людей. Немногие из нас могут перемножить в уме два десятизначных числа, обыграть чемпиона мира в шахматы или даже проложить самый оптимальный маршрут по забитому пробками городу. Но когда доходит до взаимодействия компьютера с человеком, дела обстоят далеко не столь блестяще. Не говоря уже о вопросах, требующих для своего решения человеческого восприятия и интуиции, — здесь компьютеры и вовсе могут быть бесполезны.

Способность учиться

Компьютеры обладают огромной вычислительной мощностью, но у них нет человеческих чувств и эмоций, нет человеческой чувственности. Это основное фундаментальное отличие между компьютером и человеком. Разница заложена не на уровне разума, а на уровне чувств и эмоций, которые как раз и определяют, как именно и почему мы мыслим. А это, в свою очередь, дает нам возможность самообучаться под действием каких-то внутренних стимулов — в отличие от компьютера, способность которого к обучению более или менее жестко ограничена рамками программного обеспечения. Компьютер решает отдельные задачи гораздо эффективнее человека, но мыслить как человек машина не может.

Одним из характерных примеров отражения нашего способа мышления является язык. Практически любой естественный язык зачастую неоднозначно определяет различные понятия, поэтому для компьютера распознавание смысла даже обычного текста представляет серьезную проблему. Чтобы компьютер мог обработать такую информацию, приходится прибегать к «переводу» — формализации речи, текста или любой другой информации. Но мы не можем ожидать от компьютера, чтобы он сделал это самостоятельно. Конечно, с помощью программ он сможет сформировать для нас ответ, который будет иметь смысл и казаться вполне человеческим. Но на самом деле это имитация, а не настоящее человеческое мышление. Компьютер в этом случае — обычный инструмент обработки информации.

Почти точная имитация

Современные программные алгоритмы и вычислительные мощности позволяют компьютерам сегодня настолько точно имитировать поведение человека, что многие СМИ всерьез пишут о «мышлении». Широкую известность получил наш компьютер IBM Watson, который в телевикторине Jeopardy (российский аналог — «Своя игра») превзошел человека, причем и вопросы игры, и ответы компьютера были сформулированы на естественном языке. Тем не менее Watson не является моделью человеческого мозга, а представляет собой специализированную систему обработки информации, разбирающую с помощью алгоритмов вопросы на естественном языке и оценивающую вероятность того или иного ответа из обширной базы данных на основе накопленной статистики. И хотя Watson в настоящее время является самой совершенной системой, способной «понимать» запросы на естественном языке и отвечать на них, но, уверяю, внутри нашего компьютера вы не найдете человека — ни в каком смысле этого слова.

Механистический путь

Чтобы перейти от внешней имитации к настоящему моделированию человеческого мышления, требуется решить совсем другую задачу. Создание компьютера, который будет не просто действовать в рамках заданной программы, но и на самом деле мыслить как человек, требует повторения биологического пути, которым уже прошла природа. Фактически нужно построить аналог человеческого мозга и дать машине все те каналы общения с внешним миром, которыми обладает человек. Разумеется, все это умозрительно, поскольку практическую реализацию такого проекта пока невозможно даже представить. И не столько из-за несовершенства технологий или недостатка вычислительной мощности, сколько по той причине, что мы до сих пор не понимаем, как именно работают человеческий мозг и наше восприятие.

Человеческое восприятие — это огромная загадка. Пока никто даже примерно не представляет, как оно устроено, в научном изучении этого вопроса (этим занимаются и психологи, и биологи, и кибернетики) мы находимся в начале пути. Попробуйте представить себе те объемы данных, которые поступают в мозг: визуальные (с огромным разрешением), аудио-данные, тактильные, температурные, вкусовые, обонятельные, эмоциональные. Вся эта информация сказывается на эмоциональном состоянии, которое влияет на анализ, обработку данных и принятие решений. Это гигантское количество информации мозг обрабатывает параллельно и в реальном времени. Сейчас у нас даже нет никаких идей, как можно было бы смоделировать подобную схему целиком в железе (хотя, конечно, отдельные элементы уже используются при разработке новых архитектур).

Нужен ли нам супермозг

Немаловажный аспект моделирования — энергетическая эффективность. Человеческий мозг массой около 1,5 кг потребляет порядка 30 Вт. Современные суперкомпьютеры занимают целые здания, а потребляемая мощность исчисляется мегаваттами. Это означает, что если бы нам удалось построить механистическую модель человеческого мозга, то она была бы огромного размера и потребляла бы энергии на много порядков больше, чем оригинал, не говоря об охлаждении. Впрочем, технологии не стоят на месте — и IBM, и другие компании работают над новыми архитектурами процессоров, над новыми полупроводниковыми материалами, которые позволят уменьшить потребление и размеры компьютеров. Кроме того, повышению эффективности поможет и распараллеливание вычислительных процессов. Довольно перспективны в этом отношении квантовые компьютеры.

Когда это будет? Если мы сегодня поставим перед собой такую задачу и обеспечим достаточное финансирование, может понадобиться лет сто (это довольно оптимистический прогноз). Но будет ли такая цель оправдана? Создание модели человеческого мозга не даст чего-то принципиально нового для решения повседневных задач, с которыми могут справиться традиционные компьютеры. К тому же придется столкнуться не только с технологическими, но и с этическими проблемами. Впрочем, они возникнут в любом случае, ведь и обычные компьютеры проникают во все новые ключевые области человеческой деятельности. Скажем, уже нет сомнений, что вскоре компьютеры будут управлять автомобилями, и тут мы заходим в область этики — кто будет нести ответственность в случае аварии? Но я не испытываю страха перед новыми технологиями. Ведь компьютер — это просто инструмент, помогающий делать мир удобнее для нас, людей.

Вопросы для викторины про электричество. Непосредственная образовательная деятельность

«Викторина по профессиям» — Лесник. Авиаконструктор. Путешествие по морям профессий. Работник по охране и выращиванию леса. Викторина. Подберите названия профессий. Электрик. Знаешь ли ты профессии. Создатель самолетов. Специалист, добывающий сырье для обогрева жилья. Игра со зрителями. Актер. Свойства металла. Блицтурнир. Шахтер.

«Конкурс профессионального мастерства» — Россия, 2012. Формат проведения конкурса.

«Перечисление профессий» — Калачи. Буква. Профессии по ассоциации. Угадай профессию. Путь. Все о профессиях. Финансовый факир. Стоматолог. Профессия. Посылка. Угадай. Серебристая игла. Глазки. Лист. Профессий много в мире есть. Кто в дни болезней всех полезней. Труд. Хлеб и сыр. Оркестр.

«Профессии для детей» — Напишите названия цветов. Ребенок и мир профессий. Запомни предметы — помощники. Деятельность педагога. Что здесь лишнее. Советы, как дольше сохранить свежесть цветов. Профессия — фитодизайнер. Задачи. Дизайнер. Физкультминутка. Из каких цветов фитодизайнер составляет композицию. Место работы флориста.

«Проект «Профессии»» — Узнай. Пожарный. Повар. Парикмахер. Программист. Все профессии нужны, все профессии важны. Проект «Профессии». Педагог. Определение слова «Профессия». Врач, геолог и строитель, программист, моряк, учитель. Сварщик. Дизайнер. Пахнет кондитер. План презентации. Машинист. Учитель. Ветеринар.

«Профессии XXI века» — Резидент. Сюрвейер. Матрициор. Валеолог. Специалист по медиапланированию. Антикризисный управляющий. Витражист. Копирайтер. Трейдер. Консультант. Промоутер. Аквизитор. Психолог по потреблению. Аналитик. Клипмейкер. Специалист по защите компьютерной информации. Логистик. Процесс производства фильма. Сейлзменеджер.

Урок-соревнование по теме:

«Удивительное электричество»

Нетрадиционный урок по дисциплине: «Электротехника» — как способ повышения интереса студентов к изучению предмета .

Аннотация

Данная работа представляет собой методическую разработку урока – соревнования по дисциплине: «Электротехника и электроника» на тему: «Чудесное электричество».

Методическая разработка включает сценарий проводимого занятия. Она является частью тематического блока, изучающего электрические явления. В основной части методической разработки повествовательное содержание об активации познавательной деятельности студентов в сочетании с вопросами и заданиями, выполняющими командами, предполагающие создание эвристической среды, постоянно стимулирующие познавательную и творческую активность студентов.

Ценность и новизна работы заключается и в использовании мультимедийной презентации на занятии, так как повышает наглядность изучаемого материала.

Данная методическая разработка предназначена преподавателям, студентам образовательных учреждений среднего профессионального образования, где на курс электротехники отводится относительно немного часов. В связи с этим материал изложен на качественной основе, без использования сложного математического аппарата.

Цель урока: в нетрадиционной, занимательной форме повторить основной программный материал, развить познавательную активность и творчество учащихся, их смекалку, наблюдательность и чувство юмора, расширить технический кругозор.

Развивающие задачи: развить и закрепить навыки решения экспериментальных, расчетных и качественных задач, развить устную речь студентов, учить применять знания в новой ситуации; учить грамотно объяснять происходящие физические явления, формировать навыки коллективной работы в сочетании с самостоятельной деятельностью студентов.

Задача учителя на уроке: создание условий для проявления активности обучаемых, развития их индивидуальности; развития исследовательской компетентности студентов; повышения их интереса к предмету.

Время: 1 час 30 минут.

Сфера: «Я и коллектив».

Социальная роль: Профессионально – трудовая, творческая.

Оформление и оборудование:

1. Разноцветная ромашка с вопросами.
2. Амперметр, конденсатор, реостат, тестер.
3. Собранная электромонтажная схема.
4. Кроссворды.
5. Электрические формулы и схемы.
6. Презентации студентов: «Действие электрического тока на тело человека».
7. Плакаты с изречением ученых:

Эпиграф:

Науку все глубже постигнуть стремись.

Познанием вечного жаждой томись.

Лишь первых познаний блеснет тебе свет,

Узнаешь: предела для знания нет.

Фирдоуси

(персидский и таджикский

поэт, 940-1030 гг. )

Плакат:

Пусть кипит работа,

Сложны соревнования,

Успех решает не судьба,

А ваши знанья!

Введение

Характерной чертой системы среднего специального образования сегодняшнего дня являются различные формы интеграции учебной и внеучебной деятельности, которая ярко представлена при проведении тематических недель. Тематические предметные недели могут стать традиционными в каждом техникуме, проводится для студентов различных групп. Могут включать в себя проведение различных форм работы: коллективных, групповых, индивидуальных и т. д.

В моей практике используются такие нетрадиционные уроки, как уроки — соревнования.

Данный урок – соревнование проводился во время недели «Электротехнических дисциплин», методика ее может быть использована для любой дисциплины.

Цель занятия — закрепление у студентов умений, навыков решения задач разных типов (расчетных, качественных, экспериментальных). Я преследовала цель сформировать навыки коллективной работы в сочетании с индивидуальной. Ребят разделила на 2 команды, примерно равные по силам, а членами жюри предложила быть присутствующим на уроке преподавателям, которые изъявили желание.

Описанный ниже урок, посвященный ученым-физикам и электротехникам, проводится в виде игры, которая позволяет проявиться всем способностям студентов, расширяет их кругозор, учит видеть прекрасное в обычном, развивает их коммуникативные способности.

Данная методическая разработка имеет практическую ценность для преподавателей и студентов и может быть использована в учебно – воспитательном процессе.

Ход урока:

1. Организационный момент (до начала урока):

1. выбор жюри.
2. деление студентов группы на 2 команды, выбор названия команды, капитана.

2. Вступительное слово преподавателя:

Сегодня вспомним все о токах —
Заряженных частиц потоках.
И про источники, про схемы,
И нагревания проблемы,
Ученых, чьи умы и руки
Оставили свой след в науке,
Приборы и цепей законы,
Кулоны, Вольты, Омы,
Решим, расскажем, соберем,
Мы с пользой время проведем!
И победителей найдем!

3. Основная часть.

1-й конкурс «Разминка»:

Команды должны ответить на предложенные им вопросы и, выполнив задания, получить два слова-пароля, которые и станут словами-напутствиями на дальнейший успех. (Ответы сдаются жюри).

Вопросы задания для 1-й команды:

1. Одна из наук о природе (взять 3-ю букву).
2. Положительный электрод электрического аккумулятора (взять 2-ю букву).
3. Единица измерения силы тока (взять 1-ю букву).
4. Частица, которую ученые обнаружили в составе ядра (взять 1-ю букву).
5. Вещество, не проводящее электрический ток (взять 2-ю букву).
6. Фамилия русского ученого, построившего первый электрический двигатель (взять 1-ю букву).

Ответы:

1. Физика.
2. Анод.
3. Ампер.
4. Нейтрон.
5. Диэлектрик.
6. Якоби.

Слово-пароль: «знание».

Вопросы задания для 2-й команды:

1. Чертеж, на котором изображены способы соединения электрических приборов в цепь (взять 1 букву).
2. Вещества, проводимость которых занимает промежуточное положение между проводниками и диэлектриками (взять 11 букву).
3. Единица электрического заряда (взять 3 букву).
4. Прибор для измерения силы тока (взять 1 букву).

Ответы:

1. Схема.
2. Полупроводники.
3. Кулон.
4. Амперметр.

Слово-пароль: «сила».

2-й конкурс «Задачи»:

Слово преподавателя:

А сейчас приглашаю команды принять участие в конкурсе «Замок историков науки и техники». Приглашаются 1 студент от команды по желанию, которым надо решить расчетные задачи исторического содержания.

Примечание: предлагаю перечень задач исторического содержания к конкурсу «Замок историков науки и техники».

Задача № 1 .

1 июля 1892 г в Киеве стал курсировать трамвай по линии Подол — Крещатик. Его двигатель был рассчитан на силу тока 20 А при напряжении 500 В. Какой мощности был двигатель? (Ответ: 10 000 В = 10 кВт).

Задача № 2 .

В 1887 г. Пермский завод построил по чертежам русского инженера Н. Г. Славянова динамо машину. Она имела мощность 18 кВт и могла давать ток силой ЗОО А. Какое напряжение было на ее зажимах? (Ответ: 60 В.)

Задача № 3 .

Первым отечественным выпрямителем был высоковольтный ртутный выпрямитель конструкции В. П. Вологдина. Он создан в 1922 г., имел мощность 10000 Вт и давал ток при напряжении 3500В. Какой силы ток обеспечивал выпрямитель? (Ответ: 1.29 А.)

Задача № 4 .

Крупнейшей радиостанцией, действовавшей в России в период первой мировой войны, была Ходынская. Она имела генератор тока мощностью 320 кВт, а напряжение на его зажимах было равно 220 В. Найдите силу тока, вырабатываемого генератором. (Ответ: 1455 А.)

3-й конкурс «Знатоки электротехники»:

Одновременно проводится конкурс под названием «Знатоки электротехники».

Вначале просмотр презентаций, ранее подготовленных студентами, на тему «Действие электрического тока на тело человека ». После этого проводится викторина «Электрический ток и безопасность человека». Вопросы викторины написаны на ярких, разноцветных лепестках ромашки и предлагаются командам на выбор.

Вопросы викторины:

1. В автомобиле от аккумуляторов к лампочкам проведено только по одному проводу. Почему нет второго провода?

Ответ: Вторым проводом служит корпус автомобиля.

2. Какое минимальное напряжение вызывает поражение человека электрическим током с тяжелым исходом?

Ответ: Поражение током с тяжелым исходом возможно при напряжении, начиная приблизительно с 30 В.

3. Почему опасно во время грозы стоять в толпе?

Ответ: Во время грозы опасно стоять в толпе потому, что пары, выделяющиеся при дыхании людей, увеличивают электропроводность воздуха.

4. Почему в сырых помещениях возможно поражение человека электрическим током даже в том случае, если он прикоснется к стеклянному баллону электрической лампочки?

Ответ: Стеклянный баллон электрической лампочки, покрытый слоем влаги, проводит электрический ток, который при определенных условиях может вызвать поражение человека.

5. Отчего зависит биологическое действие тока и какой величины ток может вызвать смертельный исход?

Ответ: Биологическое действие тока зависит от величины тока, протекающего по организму пострадавшего. Ток в 0,025 А вызывает проходящий паралич, а ток в 0,1 А и более смертелен.

6. Почему молния, проходящая через дерево, может отклониться и пройти через человека, стоящего возле дерева?

Ответ: Электрический ток проходит преимущественно по участку цепи с меньшим сопротивлением. Если тело человека окажется лучшим проводником, то электрический ток пройдет через него, а не через дерево.

7. Елочные гирлянды часто делают из лампочек для карманного фонаря. Лампочки соединяют последовательно, и тогда на каждую из них приходится очень малое напряжение. Почему же опасно, выкрутив одну лампочку, сунуть палец в ее патрон?

Ответ: Сопротивление лампочки от карманного фонаря мало — несколько Ом, а сопротивление всей гирлянды — несколько сотен Ом, а пальца — несколько тысяч Ом. При последовательном же соединении цепи падение напряжения на участке пропорционально его сопротивлению. Поэтому на палец, если его сунуть в патрон, придется практически все напряжение сети.

8. 3ачем при перевозке горючих жидкостей к корпусу автоцистерны прикрепляют цепь, которая при движении волочится по земле?

Ответ: При перевозке в автоцистернах горючие жидкости взбалтываются и электризуются. Чтобы избежать появления искр и пожара, используют цепь, которая отводит заряды в землю.

9. Кому принадлежат слова: «Теперь я знаю, как выглядит атом»?

Ответ: Эти слова принадлежат английскому физику Резерфорду, сказаны они в 1911г.

10. Что представляет собой молния?

Ответ: Электрический разряд в атмосфере в виде линейной молнии представляет собой электрический ток, причем сила тока за 0,2-0,3 с, в течение которых длятся импульсы тока в молнии, меняется. Примерно 65% всех молний, наблюдаемых в нашей стране, имеют наибольшие силы тока 10000 А, но в редких случаях она достигает 230 000 А.

11. Кто изобрел электрическую лампочку накаливания?

Ответ: Русский изобретатель — Александр Николаевич Лодыгин. Американский изобретатель Эдисон получил несколько лампочек Лодыгина: их привез в Америку один русский офицер. В конце 1879 г. Эдисон создал свою лампочку с винтовым цоколем и патроном, называемым эдисоновским. Все выданные Эдисону патенты были сформулированы лишь как предложения об усовершенствовании ранее запатентованной лампы Лодыгина.

Примечание: необходимо правильно отвечать на вопросы викторины, за каждый правильно отвеченный вопрос — 1 жетон.

4-й конкурс «Поиск»:

Преподаватель: Поиск », который был одним из домашних заданий. Команды заранее получили задание — найти в журналах, книгах интересные факты, касающиеся темы «Электричество », и подготовить небольшие сообщения. Слово предоставляется представителям от команд.

Преподаватель: настало время дать слово жюри и подвести итоги проведенных конкурсов.

5-й конкурс «Любители кроссвордов»:

Задание: Вручаются листки кроссвордов и тексты к ним. Надо отгадать кроссворд за 3 мин. Варианты ответов сдаются жюри. Привожу пример кроссворда, который был использован на занятии.

По горизонтали:

1. Физическая величина, единица измерения которой названа в честь итальянского ученого Вольта.
2. Фамилия русского ученого, участвовавшего в первых опытных исследованиях атмосферного электричества в России.

По вертикали:

1. Вещества, хорошо пропускающие электрический ток.
2. Фамилия русского ученого, построившего первый электрический двигатель.

Ответы:

1. Напряжение.
2. Ломоносов.
3. Проводники.
4. Якоби.

Преподаватель: жюри подведет итоги проведенных конкурсов.

6-й конкурс «Чтобы это значило?»:

Преподаватель: А сейчас мы проведем конкурс под названием «Чтобы это значило? » На столе разное оборудование для демонстрации опытов. Представители от команд должны показать подготовленный ими опыт, а команда соперница должна объяснить увиденный опыт. Учитывается остроумие и оригинальность ответов.

7-й конкурс «Люди науки»:

Преподаватель: в конкурсе «Люди науки », который сейчас будет проводиться, участвуют одновременно все команды. Цель данного конкурса — раньше соперников определить имя и фамилию ученого, используя сведения о нем.

Приглашаются по одному участнику от команды, которым предлагается выполнить задание.

Задание участнику: назвать ученого, фамилия которого состоит из 5 букв:

1. первая — в названии электрода, присоединенного к положительному полюсу источника тока;
2. вторая — вторая в названии единицы сопротивления;
3. третья — третья в названии прибора для измерения силы тока,
4. четвертая — четвертая в названии единицы силы тока;
5. пятая — последняя в названии прибора для измерения напряжения.

Ответы:

1. Анод.
2. Амперметр.
3. Ампер.
4. Вольтметр.

Слово-пароль: «Ампер».

Одновременно для всех команд проводится 2-й этап конкурса.

Вопросы:

1. О нем великий Максвелл сказал: «Исследования …, в которых он установил законы механического взаимодействия электрических токов, принадлежат к числу самых блестящих работ, которые проведены когда-либо в науке. Теория и опыт как будто в полной силе и законченности вылились сразу из головы этого «Ньютона электричества». На его надгробном памятнике высечены слова: «Он был так же добр и так же прост, как и велик». (Андре-Мари Ампер)
2. Он открыл один из важнейших количественный закон цепи электрического тока. Он установил постоянство силы тока в различных участках цепи, показал, что сила тока убывает с увеличением длины провода и с уменьшением площади его поперечного сечения. Он нашел ряд из многих веществ по возрастанию сопротивления. (Георг Ом).
3. По профессии пивовар, он был прекрасным экспериментатором, исследовал законы выделения теплоты электрическим током, внёс большой вклад в кинетическую теорию газов. (Джеймс Джоуль.)
4. Он был рыцарем Почётного легиона, получил звание сенатора и графа. Наполеон не упускал случая посетить заседания Французской академии наук, где он выступал. Он изобрёл электрическую батарею, пышно названную «короной сосудов». (Алессандро Вольта.)
5. Он стал академиком в 39 лет, причём в избрании не играли ни малейшей роли его работы по магнетизму и электричеству. Их, по существу, не было. Он был избран по секции геометрии за исследования в области математики и химии. (Андре-Мари Ампер.)
6. Он славился своей рассеянностью. Про него рассказывали, что однажды он с сосредоточенным видом варил в воде свои часы 3 минуты, держа яйцо в руке. (Андре-Мари Ампер.)
7. Он открыл один из важнейших законов электричества в 1785 году, используя для этого крутильные весы. Приём, использованный им, лишний раз доказывает, что изобретательность человеческого ума не знает границ. (Шарль Кулон.)

Преподаватель: А сейчас подведем итоги. Слово жюри.

8-й конкурс «Физическая эстафета»:

Преподаватель: Настало время проверить знание формул и теоретического материала по пройденной теме «Электричество », а поможет нам в этом конкурс «Физическая эстафета ». Этот конкурс проводится в два этапа. Цель конкурса — проверить знание учащимися формул.

1-й этап: приглашаются по одному участнику от команды, которым вручаются задания; одновременно проводится 2-й этап конкурса под названием «Порешаем» , в котором капитаны команд получают задания. Время подготовки ответов — 5 минут. Ответы сдаются жюри.

Преподаватель: Итак, друзья, начинаем!

Задание для 1-го этапа:

Задание для 2-го этапа:

4. Заключительное слово преподавателя.

Подводя итог нашего урока, я хочу рассказать Вам, ребята, еще одну историю, которая поведает нам еще про одну судьбу ученого-физика. Биографы Ньютона рассказывают, что первое время в школе он учился очень посредственно. И вот однажды его обидел лучший ученик в классе. Ньютон решил, что самая страшная месть для обидчика — отнять у него место первого ученика. Дремавшие в Ньютоне способности проснулись, и он с легкостью затмил своего соперника. Разбуженного джинна познания нельзя снова спрятать в темную заплесневелую бутылку. С того счастливого для мировой науки эпизода начался процесс превращения скромного английского школьника в великого ученого.

Сегодня мы хорошо поработали: повторили основной программный материал по теме «Электричество », применили свои знания в новых ситуациях.

Хочется надеяться, что сегодняшний урок разбудит и у Вас жажду новых познаний, ведь «великий океан истины» по-прежнему расстилается перед вами не исследованным до конца. Пока жюри определяет победителя, проводится рефлексия урока с учащимися.

Слово жюри: подведение итогов, награждение победителей.

Заключение

Процесс развития творческих способностей студентов сложен и многогранен. Необходимо развивать творческие способности учащихся, организуя педагогический процесс так, чтобы поставить студента в положение первооткрывателя того, что известно преподавателю, но является новым для студентов. Преподаватель постоянно должен искать пути и средства, а так же формы организации творческой деятельности учащихся в процессе обучения.

Наиболее высокий уровень развития творческих способностей достигается в том случае, когда в процессе обучения систематически организуются проблемные ситуации. В результате решения проблем студенты делают для себя открытие, находят объяснение нового для них явления, задумываются над выяснением его природы, открывают новые методы измерения физических величин, устанавливают новые связи между явлениями, находят новые варианты решения задачи, изменения в конструкцию приборов, создают новые приборы и установки, позволяющие осуществлять управление технологическими процессами.

Очевидно, что творческие способности развиваются в деятельности, их упражняющей. Поэтому необходимо создать целостную совокупность ученых ситуаций на каждом этапе познания. Учитывая это, я и отдаю предпочтение проведению нестандартных уроков электротехники.

Список литературы:

1. «Физика» — еженедельное приложение к газете «Первое сентября», №47, декабрь, 1996г.

2. «Вечера физики и техники в средней школе» под редакцией М. С. Державиной, 2006г.

3. «Физика для любознательных» Э. Роджерса, 1971г.

4. «Занимательные опыты по физике» под редакцией Л. А. Горева, 2005г.

преподаватель ГБПОУ КК «Туапсинский

гидрометеорологический техникум»

г. Туапсе Краснодарского края

«Занимательные вопросы и ответы по электричеству»

Место работы: МОУ гимназия №36 г. Иванова

Должность: учитель Физики

Занимательные вопросы и ответы по электричеству

Мы рассмотрим пока только некоторые вопросы и ответы – присоединяйтесь, присылайте свои вопросы и ответы по этой теме!

1)Вопрос. В практике музейного дела иногда есть необходимость читать древние ветхие свитки, которые рвутся и ломаются даже при самой осторожной попытке отделить слои рукописи. Как разъединить такие листы?

Ответ. С помощью электричества: свиток электризуют, и соседние его части, получающие одноимённый заряд, отталкиваются друг от друга. Промежутки между слоями бумаги увеличиваются, и их можно без повреждения разделить. Поэтому свиток уже легко умелыми руками развернуть и наклеить на плотную бумагу.

2)Вопрос. Поглаживая в темноте кошку сухой ладонью, можно наблюдать небольшие искорки, возникающие между рукой и шерстью. Почему?

Ответ. При поглаживании кошки происходит электризация, как шерсти кошки, так и руки. Эта электризация, как и всегда при трении двух тел, разноимённая. Заряды на человеке и шерсти накапливаются, и возникает искровой разряд (кратковременный электрический ток в воздухе).

3)Вопрос. Если взять две проволоки, железную и алюминиевую (или две другие, но разные), воткнуть их в лимон, а затем присоединить к вольтметру, он покажет наличие напряжения. Почему?

Ответ. Лимонная кислота и две проволоки из различных металлов образуют источник тока – гальванический элемент. Напряжение, создаваемое им, менее 1 В. Используя проволоки из любых других металлов, сочное яблоко или солёный огурец, мы также получим гальванические элементы.

4)Вопрос. Каких рыб люди иногда называют живыми электростанциями? У каких рыб есть специальные органы для накопления электроэнергии? Как велико напряжение, создаваемое ими?

Ответ. Самые известные электрические рыбы – электрический угорь (до 800 В), электрический скат (до 150 разрядов в 1 с, по 80В каждый, в течение 10-16 с) и электрический сом (до 360 В). Их электрические органы – это группы видоизменённых мышечных или нервных клеток. Они служат для защиты, нападения, ориентации и сигнализации.

5)Вопрос. В клетках, тканях и органах животных и растений между отдельными их участками возникает некоторая разность потенциалов (так иначе называют электрическое напряжение). Эти биопотенциалы связаны с процессами обмена веществ в организме. Как вы думаете, какова величина этих потенциалов?

Ответ. Возникающие биопотенциалы очень малы. Напряжение колеблется от нескольких микровольт до десятков милливольт. Для регистрации этих потенциалов требуются очень чувствительные приборы, позволяющие без искажения измерять биотоки живой ткани.

6)Вопрос. Для проверки качества батарейки от карманного фонарика иногда прикасаются языком к её металлическим контактам. Если язык ощущает резкую горечь и жжение, то батарейка хорошая. Почему электричество батарейки горьковато на вкус?

Ответ. Слюна человека содержит различные минеральные соли (натрия, калия, кальция и др.). Когда через слюну проходит электрический ток, эти соли подвергаются электролизу – разложению на более простые и «невкусные» вещества. Поэтому язык ощущает горечь и жжение.

Интернет-ресурсы:

http://www.google.ru/images?um=1&hl=ru&newwindow=1&client=opera&rls=ru&ndsp=18&tbs=isch%3A1&sa=3&q=%D1%84%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D0%BA%D0%B0+%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE&btnG=%D0%9F%D0%BE%D0%B8%D1%81%D0%BA+%D0%BA%D0%B0%D1%80%D1%82%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D0%BA

В работе с ребятами 5-6 лет полезно применять интеллектуальные игры. Они значительно повышают умственную активность детей и делают занятия интересней.

Задачи

Образовательные:

• Познакомить дошкольников с проявлениями статического электричества;
• Закрепить правила безопасного обращения с электроприборами в быту.

Развивающие:

• Развивать мыслительную активность, умение наблюдать, анализировать, делать выводы.

Воспитательные:

• Поощрять стремление договариваться;
• Поощрять интерес к наблюдению окружающего мира;

Материалы и оборудование к занятию:

• ноутбук;
• экран;
• песня для физкультминутки.

Материалы для опытов:

• пластмассовые трубочки;
• кусочки шерстяной ткани;
• пластмассовые расчески;
• кусочки бумаги;
• конфетти.
• шарики

Материалы для дидактических игр:

• Парные картинки с изображением предметов.
• Разрезные карточки с изображением электроприборов

Материалы для рефлексии:

• ладошки трёх цветов;

• рисунок «Помогатор»

Организационный момент

Педагог. Ребята, здесь какая-то посылка. Кто её прислал?

Фиксики (с экрана). Здравствуйте, ребята, это мы прислали вам посылку. Вы просили отремонтировать ваши часы. С ними всё в порядке. Только правильно вставьте батарейку в гнездо, плюс к плюсу, минус к минусу. Попробуйте сами.

Педагог берёт часы, рассматривает и вместе с детьми вставляет батарейки. Часы пошли.

Педагог: Ребята, почему часы пошли? Что за сила скрыта в батарейках?

Мнения ребят.

Педагог: В батарейках находится неопасное электричество. Надо только правильно поставить батарейку на место. Электричество пойдёт, и прибор, как наши часы, заработает

Фиксики. Ещё нам интересно, что вы знаете об электричестве и электроприборах, и пригласить в нашу лабораторию. Но для этого нужно подобрать к ней ключ.

Педагог. Ребята, вы готовы рассказать Фиксикам, что вы знаете об электричестве и электроприборах? Ответы ребят.

Педагог. Для этого мы с вами проведём викторину. Делимся на две команды: команда «Лампочка» и команда «Ток».

Дети делятся на команды, получают эмблемы, выбирают капитанов.

Педагог. Соберитесь, вспомните всё, что знаете, смело отвечайте. Оценит выполнение заданий жюри. За каждое выполненное правильно задание будут даваться фишки.

Викторина

Педагог. В нашей викторине 5 туров. Для настройки на рабочий лад начнём с блиц-опроса. (Материалы в презентации)

Блиц-опрос

1. Команда «Лампочка»

Куда и по какому номеру нужно звонить в случае пожара? (В пожарную часть,01, 112)

2. Команда «Ток»

Что нужно назвать при вызове пожарной охраны? (Адрес, фамилию)

I тур

Отвечает команда «Лампочка»

Продолжите фразу: электроприборы — это…(перечисление).

На экране картинки: микроволновая печь, стиральная машина, чайник, вилка. Выберите лишний предмет. Почему вы так думаете? (Все это электрические приборы, а вилка – столовый прибор).

Отвечает команда «Ток»

Назовите одним словом предметы: магнитофон, компьютер, утюг, пылесос (электроприборы).

На экране картинки: тарелка, кастрюля, холодильник сковорода. Выберите лишний предмет. Почему вы так думаете? (холодильник — электроприборы, а всё остальное — посуда).

II тур

Задание: перечислить известные правила применения электрических приборов. Команды отвечают поочерёдно: кто больше назовёт.

(примерные ответы).

• В розетку можно включать только исправный электроприбор.
• Не следует прикасаться к оголённым проводам.
• Нельзя включать одновременно несколько приборов в одну розетку – может возникнуть пожар.
• Если из прибора пошёл дым, его необходимо немедленно выключить.
• Нельзя оставлять без присмотра включенные электроприборы.
• Детям не следует трогать электроприборы.
• Опасно дотрагиваться до проводов и электроприборов мокрыми руками!
• Нельзя засовывать ничего в розетки!
• Уходя из дома, надо погасить свет и выключить электроприборы!

III тур

На столах каждой команды разрезные карточки с изображением электроприборов. Команды должны собрать по две карточки, договориться, кто будет представлять электроприборы. А представить их нужно так.

Я — стиральная машинка, я помогаю стирать и отжимать бельё. Экономлю время. Без меня было бы очень сложно.

Физпауза

Педагог. Ребята, я знаю, что Фиксики любят песню «Помогатор» Давайте включим её и потанцуем. (Сопровождение в презентации)

VI тур

О каких запретных действиях говорят эти картинки?

Вопрос команде «Лампочка»

Вопрос команде «Ток»

V тур

Педагог. А сейчас я предлагаю игру «Что есть, что было».

У вас картинки с бытовой техникой, помогающей сейчас и предметы, которыми люди пользовались до появления электричества.

Участники команды «Лампочки», возьмите картинку бытовой техники. А вы, команда «Ток», картинку с предметом, которым пользовались раньше.

Посмотрите внимательно, что у кого и найдите пару.

Дети берут картинки и подбирают пары:

стиральная машина – корыто, пылесос – веник, электроплита – костёр, настольная лампа – свеча, вентилятор – веер

Педагог. Отлично! Задание выполнено. Вы увидели, как было раньше, и насколько удобнее в настоящее время. А теперь, уважаемое жюри, подведёт итоги (подведение итогов).

Педагог. А что за странные фишки? Они похожи на пазлы. Давайте их соберём. Да это же ключ от лаборатории Фиксиков. Идёмте в лабораторию.

Опыты в лаборатории

Педагог. Электричество есть разное: опасное для жизни и неопасное. Неопасное тихо и незаметно окружает нас в природе. Мы проведём с неопасным электричеством несколько опытов. Попробуем его «поймать» и поиграть с ним.

Материалы на каждого: кусочек шерстяной ткани, пластмассовая палочка, кусочки тонкой бумаги.

Педагог. Ребята, возьмите палочку и прикоснитесь к кусочкам бумаги. Бумага должна «прилипнуть» к палочкам. «Прилипла»? (Нет)

Как же её заставить это сделать?

Предложения детей.

Сейчас мы попробуем сделать наши палочки волшебными, электрическими. Надо взять кусочек шерстяной ткани и сильно потереть им палочку. Медленно и аккуратно поднесите её к кусочкам бумаги. Что произошло? (Бумажки «прилипли» к палочке)

Отчего палочка стала электрической? (Её потёрли кусочком ткани)

Здорово! Вам удалось поймать электричество.

Вспомните, приходилось ли вам во время одевания ощущать лёгкое потрескивание, а иногда даже искры? Оказывается, электричество может жить в одежде. Это — статическое электричество.

Попробуем поймать электричество на расчёску.

Материалы на каждого: лотки с конфетти, пластмассовые расчёски.

Педагог. Прикоснитесь расчёской к конфетти. Что-то происходит с конфетти?

Мнения детей.

Педагог. Возьмите расчёски и расчешите волосы. Поднесём расчёски к конфетти. Что видите?

Ответы детей.

Оказывается и в наших волосах есть электричество. Оно поймалось во время расчёсывания. Расчёски стали электрическими. Ещё можно сказать — наэлектризовались.

Педагог. Так с каким же электричеством мы проводили опыты? Какое оно?

Рефлексия

Давайте скажем «спасибо» Фиксикам за починку часов, за интересные опыты в лаборатории.

А ещё оценим нашу игру. Здесь нам тоже Фиксики помогут.

Они прислали мне «Помогатор» и ладошки. Их мы прикрепим на «Помогатор». Обратите внимание, ладошки разного цвета. Если наша интеллектуальная игра вам понравилась, берите красную ладошку. Не очень понравилась – зелёную. Совсем не понравилось, было скучно, прикрепляйте на «Помогатор» синюю ладошку.

Дети прикрепляют ладошки.

Педагог. Я тоже хочу оценить нашу интеллектуальную игру. Мне понравилась, как вы активно отвечали на вопросы, выполнили сложные задания, поэтому на «Помогатор» я прикреплю красную ладошку!

Подготовила воспитатель первой категории Назарова Галина Александровна.

1) Вопрос. В практике музейного дела иногда есть необходимость читать древние ветхие свитки, которые рвутся и ломаются даже при самой осторожной попытке отделить слои рукописи. Как разъединить такие листы?

Ответ. С помощью электричества: свиток электризуют, и соседние его части, получающие одноимённый заряд, отталкиваются друг от друга. Промежутки между слоями бумаги увеличиваются, и их можно без повреждения разделить. Поэтому свиток уже легко умелыми руками развернуть и наклеить на плотную бумагу.

2) Вопрос. Поглаживая в темноте кошку сухой ладонью, можно наблюдать небольшие искорки, возникающие между рукой и шерстью. Почему?

Ответ. При поглаживании кошки происходит электризация, как шерсти кошки, так и руки. Эта электризация, как и всегда при трении двух тел, разноимённая. Заряды на человеке и шерсти накапливаются, и возникает искровой разряд (кратковременный электрический ток в воздухе).

3) Вопрос. Если взять две проволоки, железную и алюминиевую (или две другие, но разные), воткнуть их в лимон, а затем присоединить к вольтметру, он покажет наличие напряжения. Почему?

Ответ. Лимонная кислота и две проволоки из различных металлов образуют источник тока – гальванический элемент. Напряжение, создаваемое им, менее 1 В. Используя проволоки из любых других металлов, сочное яблоко или солёный огурец, мы также получим гальванические элементы.

4) Вопрос. Каких рыб люди иногда называют живыми электростанциями? У каких рыб есть специальные органы для накопления электроэнергии? Как велико напряжение, создаваемое ими?

Ответ. Самые известные электрические рыбы – электрический угорь (до 800 В), электрический скат (до 150 разрядов в 1 с, по 80В каждый, в течение 10-16 с) и электрический сом (до 360 В). Их электрические органы – это группы видоизменённых мышечных или нервных клеток. Они служат для защиты, нападения, ориентации и сигнализации.

5) Вопрос. В клетках, тканях и органах животных и растений между отдельными их участками возникает некоторая разность потенциалов (так иначе называют электрическое напряжение). Эти биопотенциалы связаны с процессами обмена веществ в организме. Как вы думаете, какова величина этих потенциалов?

Ответ. Возникающие биопотенциалы очень малы. Напряжение колеблется от нескольких микровольт до десятков милливольт. Для регистрации этих потенциалов требуются очень чувствительные приборы, позволяющие без искажения измерять биотоки живой ткани.

6) Вопрос. Для проверки качества батарейки от карманного фонарика иногда прикасаются языком к её металлическим контактам. Если язык ощущает резкую горечь и жжение, то батарейка хорошая. Почему электричество батарейки горьковато на вкус?

Ответ. Слюна человека содержит различные минеральные соли (натрия, калия, кальция и др.). Когда через слюну проходит электрический ток, эти соли подвергаются электролизу – разложению на более простые и «невкусные» вещества. Поэтому язык ощущает горечь и жжение.

Викторина по физике 7 класс с ответами, 6

Содержание

• 1 Викторина по физике 7 класс
  • 1.1 Задания первого тура
  • 1.2 Второй тур

Если вы искали викторину по физике 7 класса с ответами, то правильно сделали, что заглянули именно сюда. Вы найдете здесь массу интересных заданий, которые понравятся вашим ученикам и докажут им, что физика может быть занимательной. Эта викторина для школьников по физике должна проводиться ни в коем случае не с каждым отдельным учеником. Если допустить подобную ошибку, ученики сочтут ее чем-то нудным, вроде очередной контрольной работы, что не вызовет никакого энтузиазма, и викторина по физике 7 класса с ответами окажется провальной. Чтобы избежать такого эффекта, разделите ваших учеников на команды по 5-6 человек и назначьте в каждой группе капитана. Сделайте это сами для того, чтоб ученики были вынуждены прислушиваться к вашим фаворитам. Вы отберете капитанов по принципу сильнейшего в этой области знаний по итогам учебного года в каждой команде.

Смыл викторины в проведении ее в несколько туров по заданию на каждый тур. В начале каждого тура команды должны получить задание. Можно распечатать тексты задач на листах, чтоб задание оказалось у каждого, а можно написать текст на доске для всех. Как только прозвучит звуковой сигнал (сами определите, какой в вашей ситуации будет лучше), тур считается начавшимся. Стандартный урок длится 45 минут, значит, лучше сделать викторину в 2 раунда, потому что первые минуты потратятся на разбивку по командам и споры о капитане. Во время первого тура выдается две задачи среднего уровня знаний для возраста соревнующихся и дается пять минут на размышления. Команды могут обсуждать друг с другом правильность и последовательность решения или ответа. Капитан выбирает понравившийся ответ и когда звучит звуковой сигнал, оповещающий, что время вышло, передает записанный ответ преподавателю. Также повторить круг со второй задачей.

Задания первого тура

1. Во время снежной зимы, когда наступает потепление и деревянные крыши проседают, они разрушаются из-за действия снега. А что происходит с силой тяжести, которая на этот снег действует пока он на крыше и уже тает? При решении не нужно учитывать скорость стекания, изменение центра тяжести и связь энергии и массы. (поскольку сила тяжести зависит от массы тела, но от агрегатного состояния нет, то решение будет таковым: масса не меняется при таянии, поэтому и сила тяжести не претерпевает никаких изменений)
2. Наливая жирный суп и чай равной температуры в одинаковые сосуды одного и того же объема, суп остывает гораздо медленнее чая. Почему? (остывание в открытом сосуде идет благодаря теплопроводности и испарению. Молекулы при испарении покидают поверхность и забирают часть энергии. Суп под жирной пленкой медленнее охлаждается, так как пленка мешает парообразованию)
3. Как без измерителей оставить в стакане ровно половину воды? (Наклонить таким образом, чтобы уровень жидкости расположился по диагонали, тогда лишняя вода будет слита)
4. Если в стеклянную бутыль с широким горлышком бросить горящую бумагу, то вареное в крутую и очищенное яйцо, до этого спокойно стоявшее на горлышке, втянется внутрь. Попробуйте сами. Объясните причину. (изменение давления)
5. Куда стоит выбрать направление человеку, который хочет, как можно скорее, попасть на противоположный берег реки? (перпендикулярно течению)
6. На весах с разным плечом уравновешены гиря 1 кг. и гиря в 2 кг. На какую больше действует сила притяжения? (на гирю в 2 кг.)

Второй тур

Второй тур предполагает ответы на вопросы по карточкам. Тут вам следует перемешивать вопросы по физике с шутливыми вопросами для поднятия настроения ученикам.

1. Электричество бывает диким? (молния)
2. Урок, где в карты играть разрешено? (география)
3. У какого вентилятора мускульная тяга? (веер)
4. Будильник Александра македонского? (петух)
5. Живет, если ест, умрет, если пьет? (огонь)
6. Что стоит на месте и в то же время идет? (время)
7. Без горя, а плачут? (облака)
8. Атмосферное явление, так любимое в начале последнего месяца весны? (Гроза)
9. Почему при резком выдергивании листа бумаги из-под стакана, он остается на месте? (инертность)
10. Если на штатив повесить короб из очень плотной бумаги, продев через боковые стенки нити, а под ним зажечь спиртовку, налив в короб воды, то короб не загорится, а вода закипит. Почему? (теплопроводность разная)
11. Самое первое средство передвижения в жизни человека? (коляска)
12. Биомагнетизм экстрасенсов действует на металлические предметы и удерживает их на коже. Почему? (металл прилипает к телесным выделениям)

Теперь на основании давших больше правильных ответов выбирается победившая команда.

Читайте также:

ВИКТОРИНА ПО ЗОЖ ДЛЯ СТАРШЕКЛАССНИКОВ

ВИКТОРИНА ПО ИСТОРИИ РОССИИ 6 КЛАСС С ОТВЕТАМИ

ВИКТОРИНА ПО МАТЕМАТИКЕ 6 -7 КЛАСС С ОТВЕТАМИ

вопросов по физике | Научные вопросы с неожиданными ответами

вопросов по физике | Научные вопросы с неожиданными ответами

• Когда свет от звезды распространяется и ослабевает, образуются ли промежутки между фотонами?
• Может ли огонь иметь тень?
• Может ли воздух создавать тени?
• Можно ли создать золото из других элементов?
• Может ли свет огибать углы?
• Может ли импульс быть скрыт от человеческого глаза, как кинетическая энергия может быть скрыта в виде тепла?
• Может ли один кусочек света отражаться от другого?
• Могут ли радиоантенны излучать видимый свет?
• Могут ли звуковые волны генерировать тепло?
• Можно ли изменить период полураспада радиоактивного материала?
• Сможете ли вы двигаться достаточно быстро, чтобы набрать массу, достаточную для превращения в черную дыру?
• Можно ли создать ударную волну света, преодолев световой барьер, как сверхзвуковые самолеты преодолевают звуковой барьер?
• Можно ли сделать закат в чашке молока?
• Могут ли электронные устройства заряжаться без подключения к источнику электроэнергии?
• Смогут ли ученые идеально смоделировать на компьютере всю Вселенную, вплоть до последнего атома?
• Соприкасаются ли когда-нибудь атомы друг с другом?
• Содержит ли пламя плазму?
• Всегда ли в источнике электричества заканчиваются электроны?
• Имеет ли атом цвет?
• Движется ли вообще электрон в атоме?
• Означает ли отрицательная масса антиматерии, что она гравитационно отталкивается от звезд?
• Наверху здания время течет быстрее, чем внизу?
• Насколько серьезными будут травмы человека, если тросы лифта оборвутся на 100-м этаже, и лифт упадет на дно?
• Как чистый объект может быть прозрачным и видимым одновременно?
• Как материал при определенной температуре может иметь все молекулы с одинаковой энергией?
• Как может электрон прыгать между атомными уровнями, не проходя через все пространство между ними?
• Как может быть так трудно тащить резину по гладкому стеклу, если трение вызвано шероховатостью поверхности?
• Как может произойти радиоактивный распад, если его не спровоцировать?
• Как мы можем путешествовать в прошлое?
• Как Архимед использовал зеркала, чтобы сжечь корабли захватчиков?
• Как самолеты летают вверх ногами, если они летают из-за формы крыльев?
• Как работают машины свободной энергии?
• Как рычаги создают энергию, если закон сохранения энергии не позволяет создавать энергию?
• Как проекторы проецируют черный цвет?
• Как ученые охлаждают объекты до абсолютного нуля?
• Как работают тяговые лучи?
• Как сфокусировать обычный свет, чтобы превратить его в лазерный луч?
• Как создать луч света толщиной в один фотон?
• Как микроволновая печь нагревает пищу, даже если она не излучает теплового излучения?
• Как копейка, оставленная на пути, может пустить поезд под откос?
• Как фотон так быстро разгоняется до скорости света?
• Как квантовая теория позволяет камню внезапно превратиться в утку?
• Как замедление звука в воде затрудняет разговор с кем-то под водой?
• Какой высоты должно быть здание, чтобы монета, упавшая сверху, убила человека на земле?
• Как магнитное поле просто электрическое поле с применением теории относительности?
• Как долго можно пользоваться мобильным телефоном, прежде чем появится опухоль головного мозга?
• Если бы я вколотил и расплющил копейку, смог бы я покрыть ею всю землю?
• Если я нахожусь в лифте, который отрывается и падает вниз по шахте, могу ли я избежать травм, прыгнув в последнюю секунду?
• Можно ли создавать магнитные волны?
• Свет — это частица или волна?
• Является ли металл хорошим теплозащитным экраном?
• Причина того, что ничто не может двигаться быстрее света, в том, что мы недостаточно старались?
• Есть ли разница между антивеществом, темной материей, темной энергией и вырожденной материей?
• Свет не имеет массы, поэтому согласно Эйнштейну он также не имеет энергии, но как солнечный свет может нагревать землю без энергии?
• Поскольку гравитация безгранична, можем ли мы использовать ее как бесконечный источник энергии?
• Какие есть другие способы экономии энергии в автомобиле, помимо выключения кондиционера и опускания окон?
• Что доказал эксперимент с котом Шредингера?
• Какова форма электрона?
• Какова скорость темноты?
• Какова скорость электричества?
• Какова скорость гравитации?
• Какое возможно самое сильное магнитное поле? Есть ли предел?
• Что удерживает велосипед в равновесии?
• Что вызывает повышение температуры?
• Что заставляет радиоактивные атомы так быстро стареть и распадаться?
• Что делает световые волны в лазерном свете параллельными?
• Какой психологический эффект заставляет ноты на фортепиано, разнесенные на октаву, звучать одинаково?
• Что мешает листу бумаги согнуться более семи раз?
• Что произойдет, если вы разгоните свой автомобиль до скорости света и включите фары?
• Когда световой луч имеет только одну частоту?
• Когда я ударяю один конец длинного металлического стержня, другой конец мгновенно двигается. Могу ли я использовать это для отправки сообщений быстрее света?
• Когда я сижу у костра, как его горячий воздух согревает меня?
• Когда я выхожу из душа, почему плиточный пол намного холоднее, чем коврик для ванной?
• Почему все металлы магнитятся?
• Почему звуковые волны невидимы?
• Почему микроволны в микроволновой печи настроены на воду?
• Почему существует только шесть основных цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий и фиолетовый?
• Почему плоские линзы не могут фокусировать свет?
• Почему бриллианты вечные?
• Почему зеркала переворачиваются слева направо, а не вверх-вниз?
• Почему квантовые эффекты проявляются только в атомном масштабе?
• Почему радуга содержит чистый набор спектральных цветов?
• Почему радуга существует только в узкой полосе?
• Почему трение о воздух влияет на расход бензина автомобиля?
• Почему молния проталкивает электричество через воздух, а обычные батарейки — нет?
• Почему в моей комнате становится темно, когда я выключаю свет, даже если окно закрыто?
• Почему рубашка темнеет от воды?
• Почему свет не имеет импульса?
• Почему мой ноутбук не излучает радиацию?
• Почему атомы не коллапсируют, если они в основном состоят из пустого пространства?
• Почему электроны в атоме не входят в ядро?
• Почему я не чувствую, как мили воздуха надо мной придавливают меня?
• Почему ученые больше не используют фрактальные концепции, учитывая, что фракталы повсюду?
• Почему 12-вольтовая бытовая батарея безвредна, а удар от 12-вольтовой автомобильной батареи вас убьет?
• Почему гравитация не является реальной силой?
• Почему свет является чистой энергией?
• Почему физический масштаб инвариантен?
• Почему так много говорят о центробежной силе, если она не реальна?
• Почему самая низкая температура называется абсолютным нулем, если она относительно системы отсчета?
• Почему время застыло с точки зрения света?
• Зачем люди изобрели цвет?
• Почему электроны были выбраны отрицательно заряженными? Не лучше ли было бы назвать электроны положительно заряженными, потому что, когда они двигаются, они производят электричество?
• Почему грузовик с птицами, сидящими на полу, будет тяжелее, чем грузовик, внутри которого летают такие же птицы.

7 самых больших оставшихся без ответа вопросов в физике

Большие вопросы

Физики разгадали некоторые из самых больших загадок Вселенной. Но они еще не сделаны.

Steven Hunt / Getty Images

8 августа 2017 г., 18:56 UTC , он был бы рад увидеть, как далеко продвинулась физика. Вещи, которые несколько столетий назад казались глубоко загадочными, теперь преподаются на уроках физики для первокурсников (хорошим примером является состав звезд).

Ньютон был бы ошеломлен, увидев огромные эксперименты, такие как Большой адронный коллайдер (БАК) в Швейцарии, и, возможно, был бы возмущен, узнав, что его теория гравитации была заменена теорией, придуманной каким-то парнем по имени Эйнштейн. Квантовая механика, вероятно, показалась бы ему странной, хотя современные ученые думают так же.

Но как только он наберет скорость, Ньютон, несомненно, будет аплодировать достижениям современной физики — от открытия природы света в 19века до определения структуры атома в 20 веке до прошлогоднего открытия гравитационных волн. И все же современные физики первыми признают, что у них нет ответов на все вопросы. «Есть основные факты о Вселенной, о которых мы не знаем», — говорит доктор Дэниел Уайтсон, физик из Калифорнийского университета и соавтор новой книги «У нас нет идей: Путеводитель по неизвестной Вселенной».

Далее следует краткий обзор семи крупнейших нерешенных проблем физики. (Если вам интересно, почему в списке нет таких головоломок, как темная материя и темная энергия, то это потому, что они были в нашей предыдущей статье о пяти самых важных вопросах о Вселенной.)

1. Из чего состоит материя?

Мы знаем, что материя состоит из атомов, а атомы состоят из протонов, нейтронов и электронов. И мы знаем, что протоны и нейтроны состоят из более мелких частиц, известных как кварки. Может ли более глубокое исследование обнаружить еще более фундаментальные частицы? Мы не знаем наверняка.

У нас есть так называемая Стандартная модель физики элементарных частиц, которая очень хорошо объясняет взаимодействие между субатомными частицами. Стандартная модель также использовалась для предсказания существования ранее неизвестных частиц. Последней частицей, которая была обнаружена таким образом, был бозон Хиггса, открытый исследователями LHC в 2012 году9.0213

Но есть загвоздка.

«Стандартная модель не все объясняет», — говорит доктор Дон Линкольн, физик частиц из Национальной ускорительной лаборатории Ферми (Fermilab) недалеко от Чикаго. «Это не объясняет, почему существует бозон Хиггса. Это не объясняет в деталях, почему бозон Хиггса имеет такую ​​массу». На самом деле бозон Хиггса оказался намного менее массивным, чем предполагалось — теория утверждала, что он будет примерно «в квадриллион раз тяжелее, чем есть на самом деле», — говорит Линкольн.

Один из детекторов частиц в Большом адронном коллайдере ЦЕРН. Rex Features via AP

На этом загадки не заканчиваются. Известно, что атомы электрически нейтральны — положительный заряд протонов уравновешивается отрицательным зарядом электронов — но почему это так, Линкольн говорит: «Никто не знает».

2. Почему гравитация такая странная?

Нет силы более привычной, чем гравитация — в конце концов, именно она удерживает наши ноги на земле. А общая теория относительности Эйнштейна дает математическую формулировку гравитации, описывая ее как «искривление» пространства. Но гравитация в триллион триллионов триллионов раз слабее трех других известных взаимодействий (электромагнетизма и двух видов ядерных сил, действующих на крошечных расстояниях).

Одна возможность — на данный момент спекулятивная — заключается в том, что в дополнение к трем измерениям пространства, которые мы замечаем каждый день, существуют скрытые дополнительные измерения, возможно, «свернутые» таким образом, что их невозможно обнаружить. Если эти дополнительные измерения существуют — и если гравитация способна «просачиваться» в них — это может объяснить, почему гравитация кажется нам такой слабой.

«Возможно, гравитация так же сильна, как и эти другие силы, но она быстро разбавляется, выплескиваясь в другие невидимые измерения», — говорит Уайтсон. Некоторые физики надеялись, что эксперименты на БАК дадут намек на эти дополнительные измерения, но пока безрезультатно.

3. Почему кажется, что время течет только в одном направлении?

Со времен Эйнштейна физики думали о пространстве и времени как о формировании четырехмерной структуры, известной как «пространство-время». Но пространство отличается от времени в некоторых очень фундаментальных аспектах. В космосе мы вольны двигаться как хотим. Когда дело доходит до времени, мы застряли. Мы взрослеем, а не моложе. И мы помним прошлое, но не будущее. Время, в отличие от пространства, кажется, имеет предпочтительное направление — физики называют его «стрелой времени».

Некоторые физики подозревают, что второй закон термодинамики дает ключ к разгадке. В нем говорится, что энтропия физической системы (грубо говоря, степень беспорядка) со временем увеличивается, и физики считают, что это увеличение определяет направление времени. (Например, разбитая чашка имеет большую энтропию, чем целая, и, конечно же, разбитые чашки всегда появляются после целых, а не раньше. )

Энтропия может расти сейчас, потому что раньше она была ниже, но почему это низко для начала? Была ли энтропия Вселенной необычно низкой 14 миллиардов лет назад, когда она возникла в результате Большого взрыва?

Для некоторых физиков, включая Шона Кэрролла из Калифорнийского технологического института, это недостающая часть головоломки. «Если вы можете сказать мне, почему в ранней Вселенной была низкая энтропия, тогда я смогу объяснить все остальное», — говорит он. По мнению Уайтсона, энтропия — это еще не все. «Для меня, — говорит он, — самая глубокая часть вопроса заключается в том, почему время так отличается от пространства?» (Недавние компьютерные симуляции, кажется, показывают, как асимметрия времени может возникать из фундаментальных законов физики, но работа вызывает споры, а окончательная природа времени продолжает вызывать страстные споры.)

4. Куда делась вся антиматерия?

Антиматерия может быть более известна в художественной литературе, чем в реальной жизни. В оригинальном «Звездном пути» антивещество вступает в реакцию с обычным веществом, приводя в действие варп-двигатель, который приводит в движение США. Предприятие на сверхсветовых скоростях. В то время как варп-двигатель — чистая выдумка, антиматерия вполне реальна. Мы знаем, что для каждой частицы обычного вещества может быть идентичная частица с противоположным электрическим зарядом. Например, антипротон похож на протон, но с отрицательным зарядом. Между тем античастица, соответствующая отрицательно заряженному электрону, — это положительно заряженный позитрон.

Физики создали антивещество в лаборатории. Но когда они это делают, они создают равное количество материи. Это говорит о том, что Большой взрыв должен был создать материю и антиматерию в равных количествах. Однако почти все, что мы видим вокруг себя, от земли под нашими ногами до самых отдаленных галактик, состоит из обычного вещества.

Что происходит? Почему материи больше, чем антиматерии? Наше лучшее предположение состоит в том, что Большой взрыв каким-то образом произвел чуть больше материи, чем антиматерии. «То, что должно было произойти в начале истории Вселенной — в самые моменты после Большого взрыва — это то, что на каждые 10 миллиардов частиц антиматерии приходилось 10 миллиардов и одна частица материи», — говорит Линкольн. «И материя и антиматерия уничтожили 10 миллиардов, оставив один. И этот маленький «один» — это масса, из которой мы состоим».

Но почему в первую очередь небольшой избыток материи над антиматерией? «Мы действительно этого не понимаем, — говорит Линкольн. «Это странно». Если бы начальные количества материи и антиматерии были равны, они бы полностью уничтожили друг друга в результате выброса энергии. В этом случае, говорит Линкольн, «нас бы не существовало».

Национальная ускорительная лаборатория Ферми в Батавии, Иллинойс. М. Spencer Green / AP file

Некоторые ответы могут прийти, когда Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) начнет собирать данные в 2026 году. DUNE будет анализировать пучок нейтрино — крошечных, беззарядных и почти безмассовых частиц — запущенных из Фермилаборатории в подземный исследовательский центр Сэнфорда. в Южной Дакоте, примерно в 800 милях отсюда. Луч будет включать в себя нейтрино и антинейтрино с целью увидеть, ведут ли они себя одинаково, что потенциально может дать ключ к разгадке природной асимметрии материи и антиматерии.

5. Что происходит в серой зоне между твердым телом и жидкостью?

Твердые и жидкие вещества хорошо изучены. Но некоторые материалы ведут себя и как жидкость, и как твердое тело, поэтому их поведение трудно предсказать. Песок является одним из примеров. Песчинка тверда, как камень, но миллион песчинок может пройти через воронку почти как вода. Точно так же может вести себя и автомобильный транспорт, свободно движущийся до тех пор, пока он не заблокируется в каком-нибудь узком месте.

Песчинка тверда, как камень, но миллион песчинок может течь через воронку почти как вода. Владислав Данилин / Getty Images

Таким образом, лучшее понимание этой «серой зоны» может иметь важное практическое применение.

«Люди спрашивали, при каких условиях вся система заклинивает или забивается?» — говорит доктор Керстин Нордстром, физик из колледжа Маунт-Холиок. «Каковы важные параметры, чтобы избежать засорения?» Как ни странно, препятствие в потоке транспорта может при определенных условиях фактически уменьшить пробки. «Это очень нелогично, — говорит она.

6. Можем ли мы найти единую теорию физики?

Теперь у нас есть две всеобъемлющие теории, объясняющие почти каждое физическое явление: теория гравитации Эйнштейна (общая теория относительности) и квантовая механика. Первый хорошо объясняет движение всего, от мячей для гольфа до галактик. Квантовая механика в равной степени впечатляет и в своей области — в области атомов и субатомных частиц.

Проблема в том, что две теории описывают наш мир очень по-разному. В квантовой механике события разворачиваются на фиксированном фоне пространства-времени, тогда как в общей теории относительности само пространство-время гибко. Как будет выглядеть квантовая теория искривленного пространства-времени? Мы не знаем, говорит Кэрролл. «Мы даже не знаем, что мы пытаемся квантовать».

Это не остановило людей от попыток. Уже несколько десятилетий теория струн, которая изображает материю как состоящую из крошечных вибрирующих струн или энергетических петель, рекламировалась как лучший способ создать единую теорию физики. Но некоторые физики предпочитают петлевую квантовую гравитацию, в которой само пространство представляется состоящим из крошечных петель.

Каждый из подходов имел определенный успех — методы, разработанные, в частности, специалистами по теории струн, оказались полезными для решения некоторых сложных физических задач. Но ни теория струн, ни петлевая квантовая гравитация не были проверены экспериментально. Пока долгожданная «теория всего» продолжает ускользать от нас.

7. Как возникла жизнь из неживой материи?

Первые полмиллиарда лет Земля была безжизненной. Затем жизнь вошла в свои права, и с тех пор она процветает. Но как возникла жизнь? Ученые считают, что до начала биологической эволюции существовала химическая эволюция, когда простые неорганические молекулы реагировали с образованием сложных органических молекул, скорее всего, в океанах. Но что в первую очередь запустило этот процесс?

Физик из Массачусетского технологического института доктор Джереми Ингланд недавно выдвинул теорию, которая пытается объяснить происхождение жизни с точки зрения фундаментальных принципов физики. С этой точки зрения жизнь является неизбежным результатом роста энтропии. Если теория верна, появление жизни «должно быть таким же неудивительным, как камни, катящиеся вниз по склону», — сказал Ингланд журналу Quanta в 2014 году9.0213

Идея весьма гипотетическая. Однако недавние компьютерные симуляции могут его поддержать. Моделирование показывает, что обычные химические реакции (типа тех, которые были обычным явлением на только что образовавшейся Земле) могут привести к созданию высокоструктурированных соединений — по-видимому, важной ступенькой на пути к живым организмам.

Как только жизнь пустила корни на нашей планете, примерно четыре миллиарда лет назад, она распространилась повсюду. Но то, как жизнь развилась из неживой материи, остается загадкой. Марк Боулер / Nature Picture Library / Getty Images

Что делает жизнь такой трудной для изучения физиками? Все живое «далеко от равновесия», как сказал бы физик. В системе, находящейся в равновесии, один компонент почти такой же, как и все остальные, без потока энергии внутрь или наружу. (Примером может служить камень; другим примером может служить ящик, наполненный газом.) В жизни все наоборот. Например, растение поглощает солнечный свет и использует его энергию для образования сложных молекул сахара, излучая при этом тепло обратно в окружающую среду.

Понимание этих сложных систем «является большой нерешенной проблемой в физике», — говорит Стивен Моррис, физик из Университета Торонто. «Как нам быть с этими далекими от равновесия системами, которые самоорганизуются в удивительные, сложные вещи, такие как жизнь?»

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА NBC MACH НА TWITTER, FACEBOOK И INSTAGRAM.

Дэн Фальк

Дэн Фальк — научный журналист из Торонто. Среди его книг «Наука Шекспира» и «В поисках времени».

Контрольные вопросы

Измерения и оценки Знакомит учащихся с идеей проведения оценок, вездесущее умение в физике. Также хорошо сочетается с обсуждение размеров, обработки больших чисел и, возможно, размерный анализ.	Размеры и оценки	Размеры и оценки: решения
Перемещение и скорость Позволяет учащимся изучить понятие средней скорости. (Не требует знания ускорения.)	Смещение и скорость	Смещение и скорость: решения
Скорость и ускорение Концептуальная проверка понимания учащимися построения графиков скорость и ускорение.	Скорость и ускорение	Скорость и ускорение: решения
Путешествие на Луну Учащиеся используют основные уравнения кинематики, чтобы вычислить время полета на Луну и Альфу Центавра.	Путешествие на Луну	Путешествие на Луну: решения
Пожарные самолеты Использование кинематических уравнений, учащиеся исследуют независимость направления движения. (Может быть связана с демонстрацией класса для большей наглядности.)	Пожаротушение самолеты	Пожаротушение самолеты: решения
Гонка на двух автомобилях Далее потренироваться с кинематикой. Использует онлайн-апплет Java создан профессором физики BU Эндрю Даффи.	А гонки на двух автомобилях	А гонка на двух машинах: решения
Напряженный пловец Исследование кинематики, сложения векторов и независимость от направления движения.	напряженный пловец	уставший пловец: решения
Силы и Ньютона Законы
Тяга трактора Включает Второй закон Ньютона и сложение векторов. немного сложная проблема для студентов в их первых встречах с Законы Ньютона.	Трактор потянув	Трактор вытягивание: решения
Вертикальный прыжок Немного более комплексная проблема, опирающаяся как на знание законов Ньютона и кинематики.	вертикальный прыжок	вертикальный прыжок: решения
Акселерометр Использование Второй закон Ньютона, студенты изучают, как измерить ускорение. Требуется довольно хорошее понимание теории Ньютона. законы, а также синус и косинус.	Ан акселерометр	Ан акселерометр: решения
Энергия и работа
Рычаги Обучает студентов как работают рычаги. Учащиеся проходят через математический вывод с использованием немного геометрии и концепция работы.	Рычаги	Рычаги: решения
Скорость убегания Использование сохранения энергии, учащиеся находят скорость убегания Земли и оценить радиус черной дыры.	Побег скорость	Побег скорость: решения
Импульс Консервация
Застрял в озере Учащиеся используют закон сохранения импульса и простые кинематика, чтобы выяснить, как выбраться из озера, когда все они иметь с собой их учебник по физике!	Мель на озере	Мель на озере: решения
Взрыв в воздухе Еще одна проблема сохранения импульса, на этот раз иметь дело с гранатой, разбивающейся на более мелкие части в в воздухе. Также кратко исследует сохранение импульса. в двух измерениях.	Взрыв в воздухе	В воздухе взрыв: решения
Универсальный закон Гравитация
Взвешивание Солнца Используя универсальный закон всемирного тяготения, студенты определить массу нашего Солнца. Эта же техника является также используется для определения массы других звезд в нашей галактика.	Взвешивание Солнца	Взвешивание Солнце: решения
Гравитация на Земле Учащиеся показывают, что универсальный закон всемирного тяготения снижается до известных мг на Земле поверхность. Они также вычисляют г на Земле, на на вершине Эвереста и на Луне.	Гравитация на Земле	Сила тяжести на Земле: решения
Тепло
Таинственное вещество Пример простой калориметрии для определения неизвестные материалы.	Таинственное вещество	Таинственное вещество: решения
Вода и климат Эта задача связывает понятия, изученные в физики к географическим терминам прибрежный климат и внутренние климат. Учащиеся также оценивают наихудший глобальный сценарий потепления.	Вода и климат	Вода и климат: решения
Электричество и схемы
Электрические и гравитационные силы Учащиеся сравнивают электростатическое притяжение между протоном и электроном к их гравитационному притяжение и подумайте, почему гравитация доминирует во Вселенной на длинномерных весах.	Электричество против гравитации	Электричество против гравитации: решения
Три заряда на прямой Более сложная задача закона Кулона с участием трех обвинения. Учащиеся выясняют, как поставить третью зарядиться рядом с двумя другими так, чтобы третий зарядился в равновесие.	Три заряда на линии	Три заряда на линии: решения
Резисторы Сложная схема, которая проверяет понимание учащимися последовательного и параллельного резистора схемы. Также исследует предельные случаи подключения бесконечное количество резисторов, включенных параллельно или последовательно.	Резисторы	Резисторы: решения
Мощность и электричество Зная P = IV и закон Ома, учащиеся получают два другие выражения силы и применить их, чтобы найти силу рассеивается как в последовательной, так и в параллельной цепи.	Сила и электричество	Сила и электричество: решения
Волны, звук и свет
Звук в воздухе и воде Учащиеся учат выражение для объемного модуля и узнать, как скорость звука зависит от этого модуля и плотность среды. Затем они находят скорость звука в воде и использовать его для решения простой задачи гидролокатора.	Звук в воздухе и воде	Звук в воздухе и воде: решения
Удивительные летучие мыши Эта проблема сосредоточена на том, как летучие мыши используют звук для ориентироваться. Он исследует, как можно использовать гидролокатор для определения дальности объекта, и имеет более сложная часть об эффекте Доплера.	Удивительно летучие мыши	Удивительно Летучие мыши: решения
Интерференция света Введение в спектроскопию. Ученики исследуйте, как свет преломляется на решетке, используйте известный длины волны света, чтобы охарактеризовать их решетку, и использовать эта решетка для определения длины волны неизвестного света источник.	Помехи света	Помехи Света: решения

Вопросы по физике

На этой странице я собрал коллекцию вопросов по физике, чтобы помочь вам лучше понять физику. Эти вопросы предназначены для того, чтобы бросить вызов физике и вдохновить ее на более глубокие размышления о физике. Эти вопросы не только сложные, но и веселые и интересные. Эта страница является хорошим ресурсом для студентов, которым нужны качественные задачи для практики при подготовке к тестам и экзаменам.

Чтобы увидеть вопросы, нажмите на интересующую вас категорию:

Вопросы по физике для средней школы
Вопросы по физике для колледжей и университетов
Дополнительные сложные вопросы по физике

Вопросы по физике для старших классов

Проблема № 1

Падают ли более тяжелые предметы медленнее, чем более легкие?

См. решение

Проблема № 2

Почему объекты плавают в жидкостях более плотных, чем они сами?

См. решение

Проблема № 3

Частица движется по окружности, и ее положение задается в полярных координатах как x = Rcosθ , и y = Rsinθ , где R — радиус окружности, а θ в радианах. Из этих уравнений выведите уравнение для центростремительного ускорения.

См. решение

Проблема № 4

Почему в свободном падении вы чувствуете себя невесомым, хотя гравитация притягивает вас? (не учитывайте сопротивление воздуха при ответе на этот вопрос).

См. решение

Проблема № 5

В чем разница между центростремительным ускорением и центробежной силой?

См. решение

Проблема № 6

В чем разница между энергией и мощностью?

См. решение

Проблема № 7

Два одинаковых автомобиля сталкиваются лоб в лоб. Каждая машина едет со скоростью 100 км/ч. Сила удара каждой машины такая же, как при ударе о сплошную стену в точке:

(а) 100 км/ч

(б) 200 км/ч

(в) 150 км/ч

(г) 50 км/ч

См. решение

Проблема № 8

Почему можно забить гвоздь молотком в кусок дерева, но нельзя забить гвоздь рукой?

См. решение

Проблема № 9

Стрелок оттягивает лук на 0,75 м, жесткость которого составляет 200 Н/м. Стрела весит 50 г. Какова скорость стрелы сразу после выпуска?

См. решение

Проблема № 10

Когда движущийся автомобиль сталкивается с льдом, срабатывает тормоз. Почему желательно, чтобы колеса катились по льду без блокировки?

См. решение

Решения для вопросов по физике для старших классов

Решение проблемы № 1

Нет. Если объект тяжелее, сила тяжести больше, но поскольку он имеет большую массу, ускорение такое же, поэтому он движется с той же скоростью (если пренебречь сопротивлением воздуха). Если мы посмотрим на второй закон Ньютона, F = мА . Сила тяжести равна F = мг , где м — масса объекта, а г — ускорение свободного падения.

Приравнивая, имеем мг = ма. Следовательно, а = g .

Если бы не было сопротивления воздуха, перо падало бы с той же скоростью, что и яблоко.

Решение проблемы № 2

Если бы объект был полностью погружен в жидкость более плотную, чем его плотность, результирующая выталкивающая сила превысила бы вес объекта. Это связано с тем, что вес жидкости, вытесненной объектом, больше веса объекта (поскольку жидкость более плотная). В результате объект не может оставаться полностью погруженным и плавает. Научное название этого явления — 9.0315 Принцип Архимеда .

Решение проблемы № 3

Не ограничивая общности, нам нужно только взглянуть на уравнение для положения x , поскольку мы знаем, что центростремительное ускорение указывает на центр окружности. Таким образом, когда θ = 0, вторая производная x по времени должна быть центростремительным ускорением.

Первая производная от x по времени t :

dx/dt = — Rsinθ (d θ /d t )

Вторая производная от x по времени t равна:

d ² x/dt ² = — Rcosθ (d θ /d t ) ² − Rsinθ (d ² θ /d t ² )

В обоих приведенных выше уравнениях используется цепное правило исчисления, и по предположению θ является функцией времени. Следовательно, θ можно дифференцировать по времени.

Теперь оцените вторую производную при θ = 0.

У нас есть,

D ² x /DT ² = — R (D θ /D T ) ²

15 ) ²

15 D ) ²

15 T ) ²

13 ) ²

13 ). угловая скорость, которая является скоростью изменения угла θ . Он измеряется в радианах в секунду.

Для удобства можно положить w ≡ d θ /d t .

Следовательно,

d ² x/dt ² = — R w ²

Это хорошо известная форма уравнения центростремительного ускорения.

Решение проблемы № 4

Причина, по которой вы чувствуете себя невесомым, заключается в том, что на вас не действует никакая сила, поскольку вы ни с чем не соприкасаетесь. Гравитация одинаково притягивает все частицы вашего тела. Это создает ощущение, что на вас не действуют никакие силы, и вы чувствуете себя невесомым. Это было бы такое же ощущение, как если бы вы парили в космосе.

Решение проблемы № 5

Центростремительное ускорение — это ускорение, которое объект испытывает при движении с определенной скоростью по дуге. Центростремительное ускорение направлено к центру дуги.

Центробежная сила — это воображаемая сила, которую испытывает неограниченный объект при движении по дуге. Эта сила действует против направления центростремительного ускорения. Например, если автомобиль делает крутой поворот направо, пассажиры будут склонны соскальзывать на своих сиденьях от центра поворота влево (то есть, если они не пристегнуты ремнями безопасности). Пассажирам будет казаться, что они испытывают силу. Это определяется как центробежная сила.

Решение проблемы № 6

Мощность — это скорость выработки или потребления энергии. Например, если двигатель производит 1000 ватт мощности (где ватты — это джоули в секунду), то через час общая энергия, производимая двигателем, составляет 1000 джоулей в секунду × 3600 секунд = 3 600 000 джоулей.

Решение проблемы № 7

Ответ (а).

Так как столкновение лобовое, и все автомобили идентичны и движутся с одинаковой скоростью, сила удара, испытываемого каждым автомобилем, одинакова и противоположна. Это означает, что удар такой же, как удар о сплошную стену на скорости 100 км/ч.

Решение проблемы № 8

Когда вы взмахиваете молотком, вы увеличиваете его кинетическую энергию, так что к тому времени, когда он ударяет по гвоздю, он придает большую силу, которая вбивает гвоздь в дерево.

Молоток — это, по сути, резервуар энергии, в который вы добавляете энергию во время замаха и который высвобождается сразу после удара. Это приводит к тому, что сила удара значительно превышает максимальную силу, которую вы можете приложить, просто надавив на гвоздь.

Решение проблемы № 9

Эту проблему можно решить с помощью энергетического метода.

Мы можем решить это, приравняв потенциальную энергию лука к кинетической энергии стрелы.

Дужку можно рассматривать как разновидность пружины. Потенциальная энергия пружины равна:

(1/2) k x ² , где k — жесткость, а x — степень растяжения или сжатия пружины.

Следовательно, потенциальная энергия PE лука это:

ПЭ = (1/2)(200)(0,75) ² = 56,25 Дж

Кинетическая энергия частицы равна:

(1/2) м v ² , где м — масса, а v — скорость.

Стрелу можно рассматривать как частицу, поскольку она не вращается после выпуска.

Следовательно, кинетическая энергия KE стрелы равна:

КЭ = (1/2)(0,05) v ²

Если предположить, что энергия сохраняется, то

ПЭ = КЭ

Решая скорость стрелы v получаем

v = 47,4 м/с

Решение проблемы № 10

Статическое трение больше кинетического.

Статическое трение существует, если колеса продолжают катиться по льду без блокировки, что приводит к максимальному тормозному усилию. Однако, если колеса блокируются, кинетическое трение берет верх, поскольку между колесом и льдом возникает относительное проскальзывание. Это снижает тормозное усилие, и автомобилю требуется больше времени для остановки.

Антиблокировочная тормозная система (ABS) автомобиля предотвращает блокировку колес при торможении, что сводит к минимуму время, необходимое для полной остановки автомобиля. Кроме того, предотвращая блокировку колес, вы лучше контролируете автомобиль.

Вопросы по физике для колледжей и университетов (в основном для первого курса)

Проблемы плотности
Проблемы с энергией
Проблемы с силой
Проблемы с трением
Проблемы с наклонной плоскостью
Проблемы кинематики
Проблемы с кинетической энергией
Проблемы с механикой
Проблемы импульса
Проблемы со шкивом
Проблемы со статикой
Проблемы термодинамики
Проблемы с крутящим моментом

Дополнительные сложные вопросы по физике

Приведенные ниже 20 вопросов по физике одновременно интересны и очень сложны. Скорее всего, вам придется потратить некоторое время, чтобы разобраться с ними. Эти вопросы выходят за рамки типичных задач, которые вы можете найти в учебнике по физике. В некоторых из этих вопросов по физике используются разные концепции, поэтому (по большей части) не существует единой формулы или набора уравнений, которые можно использовать для их решения. В этих вопросах используются концепции, преподаваемые в средней школе и колледже (в основном на первом курсе).

Рекомендуется упорно отвечать на эти вопросы по физике, даже если вы застряли. Это не гонка, поэтому вы можете проходить их в своем собственном темпе. В результате вы будете вознаграждены более глубоким пониманием физики.

Проблема № 1

Кривошипно-шатунный механизм показан ниже. Рычажный механизм BC длиной L соединяет маховик радиусом r (вращающийся вокруг фиксированной точки A ) с поршнем в точке C , который скользит вперед и назад в полом валу. К маховику прикладывается переменный крутящий момент T , так что он вращается с постоянной угловой скоростью. Покажите, что при одном полном обороте маховика энергия сохраняется для всей системы; состоящий из маховика, рычажного механизма и поршня (при отсутствии трения).

Обратите внимание, что гравитация г действует вниз, как показано на рисунке.

Несмотря на то, что энергия сохраняется для системы, почему лучше сделать компоненты приводного механизма максимально легкими (за исключением маховика)?

Проблема № 2

В двигателе используются пружины сжатия для открытия и закрытия клапанов с помощью кулачков. При жесткости пружины 30 000 Н/м и массе пружины 0,08 кг при какой максимальной частоте вращения двигателя не происходит «плавание клапанов»?

Во время цикла двигателя пружина сжимается от 0,5 см (клапан полностью закрыт) до 1,5 см (клапан полностью открыт). Предположим, что распределительный вал вращается с той же скоростью, что и двигатель.

Плавающие клапаны возникают, когда обороты двигателя достаточно высоки, так что пружина начинает терять контакт с кулачком при закрытии клапана. Другими словами, пружина не растягивается достаточно быстро, чтобы поддерживать контакт с кулачком, когда клапан закрывается.

Для простоты можно предположить, что к пружине применяется закон Гука, где сила, действующая на пружину, пропорциональна степени ее сжатия (независимо от динамических эффектов).

При расчетах гравитацию можно не учитывать.

Проблема № 3

Объект движется по прямой. Его ускорение определяется выражением

где C — константа, n — действительное число, а t — время.

Найдите общие уравнения для положения и скорости объекта в зависимости от времени.

Проблема № 4

В стрельбе из лука выпущенная стрела может колебаться во время полета. Если мы знаем положение центра масс стрелки ( G ) и форму стрелки в момент ее колебания (показано ниже), мы можем определить расположение узлов. Узлы — это «стационарные» точки на стрелке, когда она колеблется.

Используя геометрический аргумент (без уравнений), определите расположение узлов.

Предположим, что стрела колеблется в горизонтальной плоскости, так что на стрелу в плоскости колебаний не действуют никакие внешние силы.

Проблема № 5

Колесо гироскопа вращается с постоянной угловой скоростью w _s при прецессии вокруг вертикальной оси с постоянной угловой скоростью w _p . Расстояние от оси вращения до центра передней грани вращающегося колеса гироскопа равно L , а радиус колеса r . Стержень, соединяющий шарнир с колесом, составляет с вертикалью постоянный угол θ .

Определите компоненты ускорения по нормали к колесу в точках A, B, C, D, отмеченных, как показано на рисунке.

Проблема № 6

Когда автомобиль делает поворот, два передних колеса описывают две дуги, как показано на рисунке ниже. Колесо, обращенное внутрь поворота, имеет угол поворота больше, чем у внешнего колеса. Это необходимо для того, чтобы оба передних колеса плавно описывали две дуги, имеющие один и тот же центр, иначе передние колеса будут скользить по земле во время поворота.

Во время поворота задние колеса обязательно описывают те же дуги, что и передние колеса? Основываясь на вашем ответе, каковы последствия поворота рядом с бордюром?

Проблема № 7

Горизонтальный поворотный стол на промышленном предприятии непрерывно подает детали в паз (показан слева). Затем он сбрасывает эти детали в корзину (показана справа). Между этими двумя ступенями поворотный стол поворачивается на 180°. Проигрыватель ненадолго останавливается на каждой 1/8 ^-й -й оборот, чтобы получить новую деталь в слот слева.

Если скорость вращения поворотного стола составляет w радиан/сек, а внешний радиус поворотного стола равен R ₂ , каким должен быть внутренний радиус R ₁ , чтобы детали выпадали слота и в корзину, как показано на рисунке?

Предположим:

• Угловую скорость w поворотного стола можно считать постоянной и непрерывной; что означает, что вы можете игнорировать короткие остановки, которые проигрыватель делает на каждой 1/8 ^-й -й оборот.

• Корзина расположена под углом 180° к месту подачи.

• Пазы очень хорошо смазаны, поэтому трение между пазом и деталью отсутствует.

• Детали можно рассматривать как частицы, что означает, что вы можете игнорировать их размеры при расчете.

• Прорези совмещены с радиальным направлением поворотного стола.

Проблема № 8

Маховик однопоршневого двигателя вращается со средней скоростью 1500 об/мин. За пол-оборота маховик должен поглотить 1000 Дж энергии. Если максимально допустимое колебание скорости составляет ± 60 об/мин, какова минимальная инерция вращения маховика? Предположим, что трения нет.

Проблема № 9

Процесс экструзии алюминия моделируется численно с помощью компьютера. В этом процессе пуансон проталкивает алюминиевую заготовку диаметром D через матрицу меньшего диаметра d . При компьютерном моделировании какова максимальная скорость штампа V _p , чтобы результирующая динамическая сила (предсказанная моделированием), действующая на алюминий во время экструзии, составляла не более 5% силы, вызванной деформацией алюминия? Оценить для конкретного случая, когда D = 0,10 м, d = 0,02 м, а плотность алюминия ρ = 2700 кг/м ³ .

Сила деформации алюминия во время экструзии определяется выражением

Подсказка:

Экструзия алюминия через головку аналогична протеканию жидкости по трубе, диаметр которой изменяется от большего диаметра к меньшему (например, вода течет по пожарному шлангу). Чистая динамическая сила, действующая на жидкость, представляет собой результирующую силу, необходимую для ускорения жидкости, которая возникает, когда скорость жидкости увеличивается по мере ее перетекания из секции большего диаметра в секцию меньшего диаметра (из-за сохранения массы).

Проблема № 10

Ребенок на горизонтальной карусели сообщает мячу начальную скорость V _отн . Найдите начальное направление и скорость V _rel мяча относительно карусели так, чтобы относительно ребенка мяч вращался по идеальному кругу, пока он сидит на карусели. Предположим, что трения между каруселью и мячом нет.

Карусель вращается с постоянной угловой скоростью w радиан/сек, и мяч вылетает на радиус r от центра карусели.

Проблема № 11

Тяжелый корпус насоса массой м необходимо поднять с земли с помощью крана. Для простоты движение предполагается двумерным, а корпус насоса представлен прямоугольником с размерами сторон ab (см. рисунок). Трос длиной L ₁ крепится к крану (в точке P ) и корпус насоса (в точке O ). Кран тянет вертикально на тросе с постоянной скоростью V _p .

Предполагается, что центр масс G корпуса насоса находится в центре прямоугольника. Находится на расстоянии L ₂ от точки O . Правая сторона корпуса насоса расположена на расстоянии c по горизонтали от вертикальной линии, проходящей через точку P .

Найти максимальное натяжение троса при подъеме, которое включает часть подъема до отрыва корпуса насоса от земли и после отрыва корпуса насоса от земли (отрыв). На этом этапе корпус насоса качается вперед и назад.

Оценка для конкретного случая, когда:

и = 0,4 м

б = 0,6 м

с = 0,2 м

Д ₁ = 3 м

м = 200 кг

I _G = 9 кг-м ² (инерция вращения корпуса насоса около G )

Предположим:

• Трение между корпусом насоса и землей достаточно велико, чтобы корпус насоса не скользил по земле (вправо) до отрыва.

• До отрыва динамические эффекты незначительны.

• Скорость V _p достаточно высока, чтобы нижняя часть корпуса насоса отрывалась от земли после отрыва.

• Для аппроксимации натяжения троса можно смоделировать систему как обычный маятник во время раскачивания (можно игнорировать эффекты двойного маятника).

• Массой кабеля можно пренебречь.

Задача № 12

Схема соединения показана ниже. Шарнирные соединения O ₁ и O ₂ прикреплены к неподвижному основанию и разделены расстоянием b . Связи одинакового цвета имеют одинаковую длину. Все звенья соединены штифтами и допускают вращение. Определить путь, пройденный конечной точкой P , поскольку синее соединение длиной b вращается вперед и назад.

Чем интересен этот результат?

Задача № 13

Агрегат, несущий конвейерную ленту, показан на рисунке ниже. Двигатель вращает верхний ролик с постоянной скоростью, а остальные ролики могут вращаться свободно. Лента наклонена под углом θ . Чтобы удерживать ремень в натянутом состоянии, к ремню подвешен груз массой м , как показано на рисунке.

Найдите точку максимального натяжения ремня. Вам не нужно его вычислять, просто найдите место и объясните причину.

Задача № 14

Проверка качества показала, что рабочее колесо насоса слишком тяжелое с одной стороны на величину, равную 0,0045 кг-м. Для исправления этого дисбаланса рекомендуется вырезать канавку по внешней окружности рабочего колеса с помощью фрезерного станка на той же стороне, что и дисбаланс. Это удалит материал с целью исправления дисбаланса. Размер канавки составляет 1 см в ширину и 1 см в глубину. Канавка будет симметрична относительно тяжелой точки. На каком расстоянии по внешней окружности рабочего колеса должна быть канавка? Укажите ответ в цифрах θ . Совет: рассматривайте канавку как тонкое кольцо материала.

Внешний радиус рабочего колеса в месте расположения канавки составляет 15 см.

Материал рабочего колеса – сталь плотностью ρ = 7900 кг/м ³ .

Задача № 15

В рамках проверки качества осесимметричный контейнер помещается на хорошо смазанный фиксированный стержень, как показано ниже. Затем контейнер получает начальное чистое вращение w , без начального поступательного движения. Что вы ожидаете увидеть, если центр масс контейнера сместится от геометрического центра O контейнера?

Задача № 16

Струя падающего материала ударяется о пластину ударного веса, и датчик горизонтальной силы позволяет рассчитать массовый расход. Если скорость материала непосредственно перед ударом о пластину равна скорости материала сразу после удара о пластину, определите уравнение для массового расхода материала на основе показаний датчика горизонтальной силы. Трением о пластину пренебречь.

Подсказка: это можно рассматривать как задачу о потоке жидкости.

Задача № 17

SunCatcher — это двигатель Стирлинга, работающий на солнечной энергии. Он использует большие параболические зеркала для фокусировки солнечного света на центральный приемник, который приводит в действие двигатель Стирлинга. В параболическом зеркале можно увидеть отражение пейзажа. Почему отражение вверх ногами?

Источник: http://www.stirlingenergy.com

Задача № 18

В холодный и сухой зимний день ваши очки запотевают, когда вы входите в помещение после некоторого пребывания на улице. Почему это?

А если выйти на улицу с запотевшими очками, они быстро прояснятся. Почему это?

Проблема № 19

Во время учений космонавтов самолет на большой высоте движется по дуге окружности, чтобы имитировать невесомость для своих пассажиров. Объясните, как это возможно.

Задача № 20

Веревка намотана на шест радиусом R = 3 см. Если натяжение на одном конце веревки Т = 1000 Н, а коэффициент трения покоя между веревкой и шестом μ = 0,2, то какое минимальное число раз веревка должна быть обернута вокруг шеста чтобы не соскальзывал?

Предположим, что минимальное количество оборотов веревки вокруг шеста соответствует натяжению 1 Н на другом конце веревки.

Я придумал ответы на 20 вопросов по физике, приведенных выше. Решения даны в электронной книге в формате PDF. Они доступны по этой ссылке.

Вернуться на домашнюю страницу Real World Physics Problems

сообщить об этом объявлении

100 Вопросы и ответы по физике — Основы физики

 

 

Вопросы по физике. Изучение основ физики, часть 1 (1-25)

)
Ответ: Томас Ромни Робинсон (1846 г.).

 

2) Как называется минимальное количество энергии, необходимое для удаления наиболее слабо связанного электрона?
Ответ: Энергия ионизации.

 

3) Кто первым сконструировал модели летательных аппаратов?
Ответ: Леонардо да Винчи.

 

4) Какая из следующих величин имеет размерность, отличную от остальных трех?
(a) Энергия на единицу объема (b) Сила на единицу площади (c) Произведение напряжения и заряда на единицу объема (d) Угловой момент.
Ответ: D.

 

5)Кто пытался доказать, что воздух невесом?
Ответ: Вольтер.

 

6) Когда значение энергии становится равным нулю для электрона?
Ответ: Далеко от ядра.

 

7) Кто изобрел Аква-Лунг?
Ответ: Жак Кусто (1943).

 

8) В штангенциркуле N делений нониуса совпадает с (N – 1) делениями основной шкалы (у которой длина одного деления равна 1 мм). Наименьший счет инструмента должен быть
(a) N (b) N – 1 (c) 1/10 N (d) 1/N – 1
Ответ: C.

 

9) Aqua-Lung используется:
Ответ: Divers.

 

10) Свободное место на электронном энергетическом уровне твердого тела равно _
Ответ: Дырка.

 

11) Кто изобрел архимедов винт?
Ответ: Архимед.

 

12) В конкретной системе единицами длины, массы и времени выбраны 10 см, 10 г и 0,1 с соответственно. Единица силы в этой системе будет эквивалентна
(a) 0,1 Н (b) 1 Н (c) 10 Н (d) 100 Н
Ответ: A.

 

13) Сколько времени понадобилось Генри Форду, чтобы собрать Модель Слезы после установки конвейерной ленты?
Ответ: 93 минуты.

 

14) Бензиновый двигатель, в котором бензин и воздух смешиваются в определенном соотношении для сгорания, называется _
Ответ: Карбюратор.

 

15) Что определяет астролябия?
Ответ: Он определяет высоту объекта в небе, например: Солнце и звезды.

 

16) Что из следующего является размерной константой?
(a) Показатель преломления (b) Коэффициент Пуассона (c) Относительная плотность (d) Гравитационная постоянная
Ответ: D.

 

17) Астролябия теперь заменена на:
Ответ: Секстант.

 

18) Какова потенциальная энергия электрона, когда он находится далеко от ядра?
Ответ: Ноль.

 

19) Когда был изобретен секстант?
Ответ: Англия и Америка в 1731 году.

 

20) Процент ошибок измерения массы и скорости составляет 2% и 3% соответственно. Погрешность кинетической энергии, полученная при измерении массы и скорости, составит
(а) 12 % (б) 10 % (в) 8 % (г) 2 %
Ответ: В.

 

21)Кто изобрел швейную машину ?
Ответ: Бартелеми Тимонье (1830 г.).

 

22) Книга «Гидродинамика», содержащая объяснение теоремы Бернулли, была опубликована кем в 1738 году?
Ответ: Даниил Бернулли.

 

23) Кто изобрел датчик дыма?
Ответ: Электроника БРК (1967).

 

24) Плотность куба измеряется путем измерения его массы и длины его сторон. Если максимальная погрешность измерения массы и длины составляет 4 % и 3 % соответственно, то максимальная погрешность измерения плотности составит
(а) 7 % (б) 9 % (в) 12 % (г) 13 %
Ответ: D.

 

25) Кто изобрел микроволновую печь?
Ответ: Перси Спенсер.

 

Онлайн вопросы и ответы по физике – Основы физики Часть 2 (26-50)

 

26) Чему равен энергетический эквивалент массы электрона?
Ответ: Масса электрона = 0,0511 эВ.

 

27) Что происходит с его частотой, когда натяжение струны увеличивается?
Ответ: Его вибрация увеличится.

 

28) Какая из следующих групп имеет величины, которые не имеют одинаковых размерностей?
а) давление, напряжение б) скорость, скорость в) сила, импульс г) работа, энергия ?
Ответ: Ультразвук.

 

30) Назовите ученого, впервые предложившего волновую теорию света?
Ответ: Христиан Гюйгенс.

 

31) Какова единица измерения частоты?
Ответ: Цикл/сек.

 

32) Размеры постоянной Планка такие же, как
(a) энергия (b) мощность (c) импульс (d) угловой момент
Ответ: D.

 

33) Что такое звуковые волны?
Ответ: Продольные волны.

 

34) Ускорение свободного падения, измеренное в Галах, равно _
Ответ: 1 см/с2.

 

35) Что называется волновым движением, при котором частицы среды колеблются параллельно направлению распространения волны?
Ответ: Продольный.

 

36) Отношение размерности постоянной Планка к размерности момента инерции равно
(a) время (b) частота (c) угловой момент (d) скорость
Ответ: B.

 

37) Как издается звук, когда мы говорим?
Ответ: Вибрацией голосовых связок.

38) Сарай ядер равен _
Ответ: 10-24 см2.

 

39) Какой звук издает свисток Гальтона?
Ответ: Ультразвуковой.

 

40) Если погрешность измерения радиуса сферы 2%, то погрешность определения объема сферы составит:
(a) 4% (b) 6% (c) 8% (d) 2%
Ответ: B.

 

41) Как воспроизводится звук при игре на фисгармонии?
Ответ: Колебание тростника.

 

42) Плотность магнитного потока измеряется в _
Ответ: Тесла.

 

43) Что требуется для распространения звука?
Ответ: Какая-то среда.

 

44) Какие два из следующих пяти физических параметров имеют одинаковые размерности? (A) Плотность энергии (B) Показатель преломления (C) Диэлектрическая проницаемость (D) Модуль Юнга (E) Магнитное поле
(a) (B) и (D) (b) (C) и (E) (c) (A) и (D) (d) (A) и (E)
Ответ: C.

 

45) Напишите пример поперечной волны:
Ответ: Световая волна.

 

46) Как масса электрона преобразуется в энергию?
Ответ: Сочетание с позитроном.

 

47) Когда частота звуковой волны увеличивается, что происходит с ее длиной волны?
Ответ: Уменьшается.

 

48) Плотность материала в системе единиц СГС равна 4 г/см3. В системе единиц, в которой единица длины 10 см, а единица массы 100 г, значение плотности материала будет равно 9.0319 (а) 0,4 (б) 40 (в) 400 (г) 0,04
Ответ: Б.

 

49) В какой единице измеряется частота звука?
Ответ: Герц.

 

50) Какой термин используется для обозначения обмена энергией между частицей и электромагнитной волной?
Ответ: Радиационное тепло.

 

51) Как воспроизводится звук?
Ответ: Вибрацией материальных объектов.

 

Вопросы и ответы по общей физике – Изучение основ физики, часть 3 (51–75)

 

52) Пара величин, имеющих одинаковые размерности:
(а) модуль Юнга и энергия (б) импульс и поверхностное натяжение (в) угловой момент и работа (г) работа и крутящий момент
Ответ: D.

53) Как воспроизводится звук на флейте?
Ответ: Вибрацией воздушного столба.

 

54) Единицей вязкости в системе СГС является _
Ответ: Пуаз.

 

55) Какова формула скорости?
Ответ: скорость = частота х длина волны.

 

56) Поезд длиной 150 м движется в северном направлении со скоростью 10 м/с. Попугай летит со скоростью 5 м/с в южном направлении параллельно железнодорожному полотну. Время, за которое попугай пересекает поезд, равно
(а) 12 с (б) 8 с (в) 15 с (г) 10 с
Ответ: D.

 

частиц среды от их положения равновесия?
Ответ: Амплитуда.

 

58) Вокруг ядра окружает электрон с полной энергией _
Ответ: Меньше нуля.

 

59) Как создается эхо?
Ответ: Отражением звука.

 

60) Каково будет отношение расстояний, пройденных свободно падающим телом из состояния покоя за 4-ю и 5-ю секунды пути?
(а) 4:5 (б) 7:9 (в) 16:25 (г) 1:1
Ответ: Б.

 

61) Что называется волной, в которой частицы среды колеблются перпендикулярно направление распространения волны?
Ответ: Поперечная волна.

 

62) 1022 Дж энергии может быть отнесено равным какой из следующих?
Ответ: Солнечной энергии, получаемой за сутки на Земле.

 

63) Как выражается скорость сверхзвукового самолета?
Ответ: Числа Маха.

 

64) Автомобиль проезжает первую половину расстояния между двумя точками со скоростью 40 км/ч, а другую половину — со скоростью 60 км/ч. Средняя скорость автомобиля
(а) 40 км/ч (б) 48 км/ч (в) 50 км/ч (г) 60 км/ч
Ответ: B.

 

65) Что означает расстояние между двумя последовательными точками среды, в которых частицы находятся в одной и той же фазе колебаний?
Ответ: Длина волны.

 

66) Какова величина, обратная импедансу электрического тока?
Ответ: Допуск.

 

67) Когда звук будет болезненным для ушей?
Ответ: Когда звук выше 120 дБ).

 

68) Автобус проезжает первую треть пути со скоростью 10 км/ч, следующую треть со скоростью 20 км/ч и последнюю треть со скоростью 60 км/ч. Средняя скорость автобуса
а) 9 км/ч б) 16 км/ч в) 18 км/ч г) 48 км/ч 6. Автомобиль проехал расстояние 200 м. Он охватывает
Ответ: C.

 

69) Что такое звук?
Ответ: Звук – это форма энергии, которая производит ощущение слуха.

 

70) Почему 8 ноября 1895 года считается особым днем ​​физики?
Ответ: В. Рентген открыл рентгеновские лучи.

 

71) Каковы основные характеристики волны?
Ответ: Длина волны, амплитуда, частота и скорость.

 

72) Автомобиль проехал расстояние 200 м. Первую половину пути он проходит со скоростью 40 км/ч, а вторую половину пути со скоростью v. Средняя скорость 48 км/ч. Найдите значение v
(a) 56 км/ч (b) 60 км/ч (c) 50 км/ч (d) 48 км/ч
Ответ: B.

 

73) Что такое частота?
Ответ: Число колебаний, совершаемых телом за одну секунду, называется его частотой.

 

74) В чем используется единица «Нит»?
Ответ: Яркость.

 

75) Что вы подразумеваете под звуковой частотой?
Ответ: Частота звука — это частота звука.

 

Основные вопросы и ответы по физике. Изучите основы физики, часть 4 (76-100)

 

76) Тело брошено с земли вертикально вверх. Максимальной высоты достигает за 20 мин 5 сек. Через какое время он достигнет земли с максимальной высоты?
(а) 2,5 сек (б) 5 сек (в) 10 сек (г) 25 сек
Ответ: Б.

 

77) Какова практическая единица громкости?
Ответ: Децибел (дБ).

 

78) Единицей звукопоглощения является _
Ответ: Сабин.

 

79) Какие элементы необходимы для ощущения слуха?
Ответ: Вибрирующий источник, распространяющая среда и приемник, а именно ухо.

 

80) Если автомобиль в состоянии покоя равномерно разгоняется до скорости 144 км/ч за 20 с, то он проходит расстояние
(а) 2880 м (б) 1440 м (в) 400 м (г) 20 м
Ответ: В.

 

81) Что такое сверхзвук?
Ответ: Сверхзвуковой называется скорость объекта, движущегося со скоростью, превышающей скорость звука.

 

82) 2 декабря 1942 известен:
Ответ: Создание первой управляемой цепной реакции.

 

83) Каковы основные характеристики музыкального звука?
Ответ: Громкость, высота тона и качество являются характеристиками музыкального звука.

 

84) Автомобиль, движущийся со скоростью 40 км/ч, можно остановить, затормозив не менее чем через 2 м. Если тот же автомобиль движется со скоростью 80 км/ч, каков наименьший тормозной путь?
(а) 8 м (б) 6 м (в) 4 м (г) 2 м
Ответ: А.

 

85) Что известно как изучение звука?
Ответ: Акустика.

 

86) Стандартной единицей измерения напряженности магнитного поля является _
Ответ: Ампер на метр.

 

87) Чему равно расстояние между сжатием и ближайшим разрежением в продольной волне?
Ответ: Л/2.

 

88) Два тела А (массой 1 кг) и В (массой 3 кг) падают с высоты 16 м и 25 м соответственно. Отношение времени, за которое они достигнут земли, равно
(a) 12/5 (b) 5/12 (c) 4/5 (d) 5/4
Ответ: C.

 

89) Как Покажете ли вы на опыте, что существует перенос энергии волной?
Ответ: Ставим пробку на воду, а затем бросаем в воду рядом с пробкой камень.

 

90) Двигатель развивает мощность 10 кВт. Сколько времени потребуется, чтобы поднять груз массой 200 кг на высоту 40 м (g = 10 мс2)
Ответ: 8 сек.

 

91) Почему звук в углекислом газе слышен более интенсивно, чем в воздухе?
Ответ: Интенсивность звука увеличивается с увеличением плотности среды.

 

92) Человек массой 50 кг стоит в невесомом пространстве на высоте 10 м над полом. Он бросил вниз камень массой 0,5 кг со скоростью 2 м/с. Когда камень достигнет пола, расстояние человека над полом будет:
(а) 9,9 м (б) 10,1 м (в) 10 м (г) 20 м
Ответ: Б.

 

93) Волна выражается уравнением ), где y и x в метрах, а t в секундах. Найдите скорость распространения?
Ответ: V – 300 м/сек.

 

94) Как называется энергия, которую приобретает электрон при ускорении через разность потенциалов в 1 вольт?
Ответ: 1 e v.

 

95) На какое свойство звука влияет изменение температуры воздуха?
Ответ: Длина волны.

 

96) Автобус движется по прямой дороге на север с равномерной скоростью 50 км/час, поворачивая на 90°. Если после поворота скорость остается неизменной, то увеличение скорости автобуса в процессе поворота составляет
(а) 70,7 км/час по юго-западному направлению (б) ноль (в) 50 км/час по западному (г) 70,7 км/час в северо-западном направлении.
Ответ: А.

 

97) Какое свойство волны не зависит от другого?
Ответ: Амплитуда.

 

98) Что называется расстоянием по перпендикуляру от усилия до точки опоры?
Ответ: Рука усилия.

 

99) Где могут распространяться поперечные волны?
Ответ: Не в газе, а в металле.

 

100) При сбивании молока сливки отделяются под действием
(а) центростремительной силы (б) центробежной силы (в) силы трения (г) силы тяжести
Ответ: Б.

 

Подробнее  > Вопросы и ответы викторины по общим знаниям > Вопросы викторины > Вопросы викторины > Знания > Эссе 

80 Базовые вопросы и ответы по общим знаниям > 100 вопросов и ответов по химии – Базовая химия

20 лучших вопросов и ответов для интервью по физике (обновление)

1)      Объясните, что такое квантовая физика?

Понимание поведения материи и энергии на молекулярном, ядерном, атомном и даже микроскопическом уровнях называют квантовой физикой

2)      Объясните, что такое квантовая запутанность?

Квантовая запутанность — один из центральных принципов квантовой физики, означающий, что несколько частиц связаны друг с другом таким образом, что измерение квантового состояния одной частицы определяет возможный квант состояния других частиц

3)      Объясните, что напряжение сдвига?

Касательное напряжение представляет собой отношение касательной силы F к площади грани BCGH, к которой она приложена. Отношение напряжения сдвига к деформации сдвига – это модуль сдвига или коэффициент жесткости, n

Касательное напряжение        =   const

Касательная деформация

4)      Укажите, какова скорость света в космосе?

В космосе свет распространяется со скоростью 186 282 миль в секунду, и солнечному свету требуется около 8 минут 19 секунд, чтобы достичь поверхности земли.

5)      Какими свойствами обладает четвертая материя Плазма?

После твердого, жидкого и газообразного вещества существует еще одно вещество, известное как плазма. Свойства плазмы

• Плазма не имеет ни определенной формы, ни определенного объема
• Плазма часто наблюдается в ионизированных газах, и нагревание вызывает ее и ионизирует газ
• Свободные электрические заряды, не связанные с атомами или ионами, могут сделать плазму электропроводной
• Некоторыми примерами плазмы являются молнии, звезды, внутренние флуоресцентные лампы и неоновые вывески

6)      Дайте определение теплопроводности?

Свойство материала, связанное с его способностью проводить тепло, называется теплопроводностью.

7)      Объясните, что такое параллакс и измерение расстояния?

Для измерения расстояния до ближайших звезд астрономы используют эффект, называемый параллаксом. Параллакс — это кажущееся смещение объекта из-за изменения точки зрения наблюдателя, например, когда мы смотрим на объект одним закрытым глазом, а затем делаем то же самое другим глазом, существует разница в положении объекта при этом. известен как параллакс.

Этот метод используется астрономами для измерения положения звезд. Как только положение звезды будет определено через шесть месяцев, они снова вычислят видимое изменение положения.

8)      Укажите, что является единицей измерения термостойкости?

Ом — единица измерения теплового сопротивления.

9)      Какой прибор используется для определения рассеяния света взвешенными в жидкости частицами?

Нефелометр – это прибор для измерения рассеяния света частицами, взвешенными в жидкости

10)   Объясните, что такое дина?

Дина — единица измерения силы, также называемая С-Г-С (сантиметр — грамм — секунда). Это означает, что при приложении силы к массе 1 грамм она сообщает ускорение 1 сантиметр в секунду.

11)   Объясните, что такое корпускулярно-волновой дуализм?

Когда материя и свет проявляют свойства как волн, так и частиц, это называется дуальностью Волна-Частица. Например, Свет может вести себя как волна, когда он светит через узкие щели, а при воздействии на какую-либо металлическую поверхность он будет распылять электроны, действуя как частица. Так при разных условиях он будет действовать.

12)   Объясните, что такое квантовое туннелирование?

Квантовое туннелирование — это процесс, при котором частица проходит через препятствие или барьер, чтобы достичь другого конца. Это называется туннелированием, когда частица «выкапывает» путь через потенциальный барьер.

13)   Объясните, что такое принцип неопределенности?

Принцип неопределенности гласит, что импульс и положение частицы нельзя точно измерить.

14)   Объясните, что такое темная материя?

Темная материя — это невидимая материя в космосе, которая может удерживать звезды в галактике. На них не действует электромагнитная сила, а значит, они поглощают, отражают или излучают свет, что делает их практически невидимыми.

15)   Объясните, что такое фотон согласно фотонной теории света?

Дискретный пучок электромагнитного света или энергии, который всегда остается в движении, называется фотоном.

16)   Назовите свойства Фотона?

• Он движется с постоянной скоростью
• Имеет нулевую массу и энергию покоя
• При воздействии (поглощении/излучении) радиации может быть разрушено или создано
• С электроном и другой частицей это покажет частицеподобное взаимодействие
• Несет энергию и импульс

 

17)   Объясните, что такое закон Паскаля?

Закон Паскаля гласит, что когда вы прикладываете силу к одной точке жидкости, она передает равную силу из одного места в другое в жидкости.

 

18)   Объясните, что такое нейтрино?

Нейтрино — это маленькая, крошечная элементарная частица, которая не несет электрического заряда, что означает, что на нее не действуют электромагнитные силы, она движется почти со скоростью света и проходит через обычную материю, не взаимодействуя с ней.

19)   Назовите факторы, от которых зависит скорость звука?

Скорость звука зависит от скорости и плотности среды, в которой он распространяется. Он изменяется прямо пропорционально квадратному корню из эластичности и обратно пропорционально квадратному корню из плотности.

20)   Дайте определение термину «Конвекция»?

Конвекция — это процесс передачи тепла за счет движения нагретой жидкости, такой как вода или воздух. При этом нагретая жидкость расширяется, а гравитация подтягивает под себя более плотные массы, заставляя их двигаться.