Физика вокруг  нас. Выпуск № 28

Поздравляю с Новым годом! Желаю всем исполнения заветных желаний. С наступающим рождеством!

Сегодня в номере:

Еще раз про магнитные поезда – Что можно прочитать – Малышам про тепло – Как изготовить сверхпроводник – Анекдот – Календарь (уголок коллекционера)

В следующий выпуск будет посвящен гироскопам.

Еще раз про магнитные поезда

В этом году китайцы не только запустили в космос человека, но и создали поезд на магнитной подушке. Шанхайский экспресс развивает скорость 430 км/ч. Двигается всего в полутора сантиметрах над направляющим рельсом, он движется бесшумно. На нем можно преодолеть 30 км от центра Шанхая до международного аэропорта Пудонг за 8 минут. Он разгоняется до скорости 320 км/ч за 2 минуты.

Как и японский поезд «Маглев» он использует эффект электромагнитной левитации. Электромагнитные силы удерживают поезд в воздухе и одновременно стабилизируют его в горизонтальном и вертикальном направлениях. Частота, мощность и направление электромагнитного поля в рельсе управляют движением поезда, а левитация поддерживается за счет аккумуляторных внутренних батарей, которые заряжаются во время движения. У поезда не двигателя. Это первый регулярный поезд на магнитной подушке, а не экспериментальная модель.

 Это достижение получило главную премию «The Best 2003» журнала «Что нового в науке и технике».

Что можно прочитать

Вышли первые номера научно-популярных журналов за 2004 год. Вы можете прочитать в

«Что нового в науке и технике»:

1. Обзор «100 лучших инноваций 2003 года»

2. «Опасные гости из будущего». Про вполне реальную угрозу астероида-убийцы.

3. Пять в одном. Об открытии первой элементарной частицы, в состав которой входит 5 субэлементарных частиц – кварков.

4. Летящие по снегу (о снегоходах).

«Популярная механика»:

1. Фотография на память (о пузырьковых камерах, которые использовались, чтобы рассматривать следы элементарных частиц , до эры электронных детекторов).

2. Человек, который зажег небо (о жизни и изобретениях Николы Теслы).

3. Век полетов   (история развития авиастроения).

4. Балка переменной жесткости.

Своими руками

Для того чтобы сделать сверхпроводник Вам понадобятся огромное желание, терпение, смекалка, умение взаимодействовать с другими людьми. Если всеми этими качествами Вы не обладаете, то не теряйте время на прочтение этой инструкции. Путь физика-экспериментатора непрост. Если Вы не имеете своей лаборатории, то надо доставать ингредиенты и оборудование, необходимые для производства сверхпроводника.

Как сделать высокотемпературный сверхпроводник

Состав  Y – Ba – Cu – O

Вам понадобятся: окись иттрия Y₂O₃, углекислый барий BaCO₃  и окись  меди Cu, кислород.

Необходимо найти, и договорится об использовании:

1. Насоса для накачки воздуха в аквариум;

2. Для отжига можно использовать печь, предназначенную  для изготовления керамики. Такие печи есть во многих кружках керамики и в художественных студиях. Перед использованием печи проверьте термометр. Часто он показывает неправильные значения. Обратите внимание на тигель, в котором отжигается  материал.  Металлический тигель может реагировать со сверхпроводником. Например, 2—3% примеси атомов железа вместо меди ведут к подавлению сверхпроводимости.

3. Кислород можно найти в научных, медицинских и учреждениях, где есть сварочные аппараты.

4. Пресс. Должен развивать усилие 7 тыс. кг на таблетку диаметром около 1 см. Так что таблетки можно прессовать винтовым прессом.

Цикл отжиг-охлаждение занимает 20 часов, поэтому нужно организовать ночные дежурства.

Рецепт:

7. возьмите 1,13 г окиси иттрия, 3,95 г углекислого бария и 2,39 г окиси меди.

2. Перемешайте, а затем растолките в порошок в ступке.

3. Получившуюся смесь отожгите – продержите 950°С приблизительно 12 ч. Важно, чтобы температура не опускалась ниже 900°С. Превышение температуры на 100°С приведет к расплавлению смеси. Тогда придется ее вновь растолочь и начать сначала.

4. Охладите полученный комок и вновь растолките его в ступке.

5. Спрессуйте порошок в таблетки (может быть, впоследствии для проведения каких-либо опытов понадобятся другие формы, например кольца).

6. Снова отожгите получившиеся таблетки при той же температуре и в течение того же времени, однако теперь с обязательной подачей в печь кислорода. Скорость подачи кислорода может быть минимальной, чтобы кожа ощущала легкое дуновение газа.

7. Медленно охладите таблетки – скорость понижения температуры не должна превышать 100 градусов. Быстрое охлаждение приведет к потере кислорода.

Получится около 7 г сверхпроводника черного цвета, или около 5 таблеток диаметром 1 см и толщиной 1 мм.

Обратите внимание на цвет сверхпроводника. Это важный показатель его качества. Если он получается с прозеленью, значит опыт изготовления неудачен, и все надо начинать сначала. Можно растолочь таблетки снова. Зеленый цвет свидетельствует о недостатке кислорода в образце. Контролировать содержание кислорода по исходной смеси невозможно, к тому же кислород способен улетучиваться в процессе изготовления. Поэтому подача кислорода в печь при отжиге существенна.

Техника безопасности

Материал сверхпроводника Y – Ba – Cu – O, так и исходные компоненты не относятся  числу ядовитых веществ. Тем не менее, при работе надо соблюдать следующие правила:

1. использовать очки и перчатки;

2. при измельчении веществ в ступке надевать ватно-марлевые повязки на рот. Вдыхать пыль углекислого бария и окиси меди вредно;

3. все операции проводить в помещении с вытяжкой, ей должен быть оборудован кабинет химии.

Простейший опыт:

Неохлажденная таблетка при комнатной температуре свободно лежит на магните, а охлажденная в жидком азоте висит над ним. При охлаждении в жидком азоте таблетка сохраняет сверхпроводимость на воздухе при комнатной температуре около минуты.

Физика – малышам

Из книги Л.Л. Синорук «Физика для малышей». Тепло.

КАК ШАГИ ПЕРЕДЕЛАТЬ В ОГОНЬ

Потерпели ребята кораблекрушение  — весло у лодки сломалось. Были они в это время одни на маленьком острове, помощи просить не у кого. А с одним веслом до берега не доплывешь, ведь Обь — река широкая. Долго кричали дети, но река словно вымерла, и они наконец поняли, что кричать бесполезно. Все приуныли. Даже Таня не знала, что делать. Она сидела на берегу и бессмысленно вертела в руках обломок весла.

— Надо развести костер, — сказал Леня, — может, заметят!

— Спичек-то нет. Как разведешь? — сказала Таня и бросила обломок весла на песок. Вдруг Иришка как закричит:

— А я знаю! Надо, как первобытные люди потереть палочку о палочку, и получится огонь.

— Как это? — удивился Леня.

— Когда трешь один предмет о другой, то оба они от трения нагреваются, — сказала обрадованная Таня.

— Что-то я не понимаю.

— Дай-ка руку, — сказала Иришка. Она взяла руку Лени в свою, а второй рукой начала сильно тереть его ладошку.

— Ой! — крикнул Леня. Ему показалось, что к руке приложили горячий утюг.

— Теперь понял? — засмеялась Таня.

— Теперь понял, —сказал Леня, потирая ладошку.

Он схватил две палочки и начал с силой тереть их друг о друга, но палочки нагрелись совсем мало.

— Так ничего не получится, — сказала Таня и начала вращать палочку между ладонями, прижимая кончик палочки к бревну, на котором сидела. Терла она долго, так, что образовалась ямка на бревнышке...

Когда Таня решила передохнуть, Иришка приложила пальчик к тому месту, где Таня терла, и сказала:

— Горячо!

—Так мы без рук останемся, — сказала Таня, разглядывая свои ладони, на которых начали появляться мозоли, — надо придумать, как вертеть палочку. Ребята задумались. Настроение у всех снова упало, так как оказалось, что получить огонь трением непросто.

Леня так старательно думал, что лицо у него стало совсем свирепым. Он прошелся взад и вперед, взял веревку, которая лежала в лодке, повертел ее в руках и посмотрел на палочку, лежавшую возле Тани. Таня и Иришка уже начали догадываться, что придумал Леня. Они взяли палочку и обмотали веревку вокруг нее один раз. Потом поставили палочку на бревно и придавили сверху дощечкой. Таня держала дощечку, прижимая ею палочку к бревну, а Леня с Иришкой взяли концы веревки в руки, натянули ее и стали бегать взад и вперед. Палочка от этого начала быстро крутиться то в одну, то в другую сторону. Скоро пошел дым. Но пламя так и не появлялось.

— Знаете, нашей палочке надо сделать шубу,—сказала Иришка.

— Какую шубу? — удивился Леня.

Из сухих листьев, чтоб тепло без толку не расходилось в стороны. Дети быстро притащили ворох сухих листьев и прикрыли ими то место, где палочка упиралась в бревно. Снова начали бегать, опять закрутилась палочка, повалил дым, и вдруг все увидели, что между листьями мелькнул темно-красный язычок пламени. Подложив тоненькие сухие ветки, дети стали наблюдать, как огонь весело забегал по веткам.

— А знаете, что мы сегодня изобрели? — спросил Леня.

— Что?

— Мы изобрели, как шаги переделать в огонь.

— Вот это мы, гениальные физики! — засмеялась Иришка, и все начали танцевать танец дикарей и распевать песенку из мультфильма «Катерок».

Чудо-остров, чудо-остров,

Жить на нем легко и просто,

Жить на нем легко и просто,

Чун га-чан га.

Наше счастье постоянно,

Ешь кокосы, жуй бананы,

Ешь кокосы, жуй бананы,

Чунга-чанга.

Дети веселились, пели и танцевали, пока не увидели, что солнышко садится за горизонт, а помощь так и не пришла. Видно, днем никто не обратил внимания на костер, а к вечеру все лодки ушли к пристани. Костер продолжал гореть, а дети и Таня сидели печальные и всматривались вдаль.

— Ребята, лодка! — вскрикнула Иришка. Все вскочили.

Сначала они услышали далекое стрекотание, а потом в сумерках увидели черную точку, которая двигалась по направлению к острову.

—Ура!!! — закричали дети и начали махать руками. А еще через пять минут моторка мчалась к берегу. В лодке сидели лодочник, Таня, Иришка и Леня. Иришка и Леня спали. И в этом нет ничего удивительного, очень много они пережили за день и очень устали.

Анекдот

Черные дыры образовались там, где Бог поделил на ноль

Календарь (Уголок коллекционера)

5—12 января

5 января

Родился

1855 Кинг Кэмп ЖИЛЛЕТТ /King Camp GILLETTE/ (1855 — 9.7.1932), американский изобретатель и первый производитель безопасных бритв.

События

1933 В Сан-Франциско началось строительство одного из самых известных в мире мостов над проливом Золотые ворота. Завершено строительство было в 1937 году. Мост длиной 1280 метров с шестью рядами движения и двумя пешеходными дорожками подвешен на двух главных канатах толщиной 93 см, закрепленных на стальных опорах высотой 227 м. Мост используют в своих целях и многочисленные самоубийцы.

1972 НАСА объявила о планах создания космического челнока.

6 января

Родились

1754 /Жак/ Этьенн МОНГОЛЬФЬЕ  /Jacques-Etienne MONTGOLFIER/ (1745  — 2.8.1799), французский изобретатель. Вместе со старшим братом Жозефом создал воздушный шар, на котором 21 ноября 1783 года в Париже состоялся первый полет с людьми.

1933 Олег Григорьевич МАКАРОВ (1933), космонавт, дважды Герой Советского Союза, совершил четыре полета в космос в качестве бортинженера

События

1939 В Берлине ученые Отто ГАН и Фриц ШТРАССМАН сообщили об открытии деления ядер урана под действием нейтронов. Тем самым был сделан первый шаг к использованию ядерной энергии. К сожалению, на практике это оказалась атомной бомбой.

7 января

Родились

1827 Сэндфорд ФЛЕМИНГ  /Sandford FLEMING/ (1827  — 22.7.1915), инженер, создавший железнодорожную сеть Канады. Нам он более интересен как человек, благодаря которому мир стал поделен на часовые пояса. Эту идею выдвинул в 1869 году директор школы из Саратога Спрингс Чарльз Ф. Дауд, а сэр Сэндфорд Флеминг самым энергичным образом поддержал ее.

1834 Иоганн Филипп РЕЙС  /Johann Philipp REIS/ (1834  — 14.1.1874), немецкий изобретатель. В 1861 году он изобрел устройство передачи звуков на расстояние, которому дал название «телефон». Изобретенное им устройство с успехом передавало музыку, но не годилось для передачи человеческого голоса. А спустя два года после смерти Рейса ЭДИСОН получил патент на собственное изобретение.

События

1610 Галилео ГАЛИЛЕЙ открыл первые три спутника Юпитера  — Ио, Европу и Ганимед.

1726 (27 декабря 1725 г. по ст. ст.) Официальное открытие Академии наук в Санкт-Петербурге.

1785 Французский аэронавт Жан Пьер Франсуа БЛАНШАР вместе с американцем Джоном ДЖЕФРИССОМ первым пересек Ла-Манш на воздушном шаре. Во время полета стих ветер, и воздушный шар стал снижаться над морем. Бланшар и его пассажир были вынуждены расстаться с частью своей одежды, что в это время года сродни подвигу.

1904 В этот день компания Маркони установила радиосигнал  — призыв о помощи: CQD. Два года спустя он был заменен на SOS не из-за известной всем расшифровки «спасите наши души», а потому что был удобнее, т. е. быстрее передавался и безошибочно воспринимался.

1927 Впервые установлена трансатлантическая телефонная связь между Нью-Йорком и Лондоном. Первыми на связь вышли президент американской компании AT&T и британского почтового ведомства. В первый день был совершен 31 звонок. За три минуты разговора приходилось платить 75 долларов. Первый частный разговор произошел между журналистами - издателями «Нью-Йорк Таймс» и лондонской «Таймс».

1953 Президент Гарри ТРУМЭН объявил о наличии у США водородной бомбы.

1972 Бракосочетание А. Д. САХАРОВА и Е. Г. БОННЭР

8 января

Родились

1587 Йоханнес ФАБРИЦИУС  /Johannes FABRICIUS/ (1587  — ок. 1615), немецкий астроном, одним из первых применивший в астрономических наблюдениях телескоп и одновременно с Галилео ГАЛИЛИЕМ, Томасом ХАРРИОТОМ и Кристофом ШЕЙНЕРОМ (декабрь 1610  — апрель 1611 гг.) и независимо от них обнаруживший пятна на Солнце.

Йоханнес сделал свое открытие, будучи студентом, и он был первым, кто опубликовал свои наблюдения, но этот труд остался незамеченным. Невольно руку к этому приложил его отец Давид ФАБРИЦИУС  — знаменитый астроном. Он наблюдал за пятнами вместе с сыном, но пришел к выводу, что они не имеют никакого отношения к Солнцу. О дальнейшей судьбе Йоханнеса ничего не известно, кроме того, что он скончался молодым в 1615 или 1616 году. А через год кара небесная постигла и отца, который посмел неосторожно обвинить одного крестьянина в краже гуся. Рассердившийся Паниковский ударил ученого по голове лопатой и уложил его на месте.

1891 Вальтер БОТЕ  /Walter BOTHE/ (1891  — 8.2.1957), немецкий физик, один из пионеров ядерной физики, нобелевский лауреат 1954 года «за метод совпадений и сделанные в связи с этим открытия».

1942  Вячеслав Дмитриевич ЗУДОВ (1942), летчик-космонавт, Герой Советского Союза.

1942 Стивен Уильям ХОКИНГ  /Stephen William HAWKING/ (1942), английский астрофизик. Всемирно известный ученый заслужил признание не только своими научными достижениями, но и личным мужеством. В результате страшной болезни он утратил способность говорить и двигаться, но это не помешало ему продолжить научные исследования, регулярно выступать с лекциями. Для этой цели был создан специальный компьютер, с помощью которого он может не утратившими подвижности пальцами набирать тексты своих выступлений, которые воспроизводит специальное звукогенерирующее устройство. Он профессор математики Кембриджского университета. В свое время эту должность занимал Исаак НЬЮТОН. Хокинг женат, у него трое детей и один внук.

Событие

1980 Председатель Президиума Верховного Совета СССР Л. И. БРЕЖНЕВ и секретарь Президиума М. П. ГЕОРГАДЗЕ подписали Указ Президиума Верховного Совета СССР №100 «О лишении Сахарова А. Д. государственных наград СССР». САХАРОВА лишили звания Героя Социалистического Труда (у него были три Звезды Героя) и всех имеющихся у него государственных наград СССР в связи с систематическим совершением действий, порочащих его как награжденного, и принимая во внимание многочисленные предложения советской общественности. Академик узнал об этом Указе только через две недели.

9 января

Родились

1864 Владимир Андреевич СТЕКЛОВ (1864 — 30.5.1926), математик и механик, академик (с 1912), вице-президент АН СССР (1919—26), популяризатор науки, создатель математической школы. В 1921 году организовал и возглавил Физико-математический институт, на базе которого в 1934 году был развернут Математический институт им. В. А. Стеклова АН СССР.

1870 Джозеф СТРАУС  /Joseph B. STRAUSS/ (1870 — 16.5.1938), американский инженер, строитель моста «Золотые ворота» в Сан-Франциско.

1931 Кирилл Сергеевич АЛЕКСАНДРОВ (1931), академик (1984), специалист в области физики кристаллов диэлектриков, директор Института физики им. Л. В. Киренского СО РАН.

События

1793 Француз Жан Пьер БЛАНШАР совершил первый полет на воздушном шаре над Америкой. Взяв старт в Филадельфии и поднявшись на высоту 5800 футов, он совершил посадку в 15 милях от места старта в Вудбери, шт. Нью-Джерси. Среди зрителей были президент Джордж ВАШИНГТОН, Томас ДЖЕФФЕРСОН и другие известные личности. До сих пор ходят упорные слухи, что французу существенно помог второй пилот — небольшая черная собачонка. Ее имя история не сохранила, а еще говорят, мол, никто не забыт...

1816 В 1815 году английский ученый Гемфри ДЭВИ сконструировал безопасную лампу (с металлической сеткой) для работы на шахтах и рудниках. В этот день она впервые была использована английскими шахтерами.

1839 На заседании Парижской академии наук физик Доминик Франсуа АРАГО зачитал полное описание получения неисчезающих изображений, которое передал художник-изобретатель Луи Жак Манде ДАГЕР, назвавший его в собственную честь дагеротипией. Этот день принято считать датой изобретения фотографии.

1923 Испанский изобретатель Хуан ДЕ ЛА СИЕРВА совершил первый полет на изобретенном им автожире. С развитием вертолетов работы по созданию автожиров были прекращены.

1969 Первый испытательный полет «Конкорда» в Бристоле (Англия).

10 января

Родились

1573 Симон МАРИУС  /Simon MARIUS/ (1573 — 26.12.1624), немецкий астроном.

Он претендовал на то, что первым открыл спутники планеты Юпитер (1609), но так как результаты своих наблюдений не опубликовал, то слава первооткрывателя осталась за Галилео ГАЛИЛЕЕМ, наблюдавшим их в январе следующего года. Великий итальянец назвал их планетами Медичи и присвоил им номера I, II, III и IV. Это название не прижилось, и ныне мы знаем эти спутники Юпитера как Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Придумал же их как раз Мариус в 1614 году на основе древних мифов, в которых эти девушки и юноша стали предметом страсти Юпитера. Мариус также стал первым европейцем, наблюдавшим в телескоп туманность Андромеды.

1747 Авраам Людовик БРЕГЕ  /Abraham BREGUET/ (1747 — 17.9.1823), часовых дел мастер французского флота, член Французской АН. Изобрел спираль особой формы, внес целый ряд других усовершенствований в часовой механизм. В его мастерской изготавливались знаменитые карманные часы (брегет), которые отличались большой точностью, отбивали часы, доли часов и показывали числа месяца.

1936 Роберт Вудро ВИЛЬСОН  //Robert Woodrow WILSON// (1936), американский радиоастроном, лауреат Нобелевской премии по физике 1978 года «за открытие микроволнового реликтового излучения» (вместе с Арно ПЕНЗИАСОМ).

Событие

1863 В Лондоне открылась первая линия подземки (метро).

11 января

Родились

1895 Лоренс ХЭММОНД  /Laurens HAMMOND/ (1895 — 1.7.1973), американский изобретатель электрооргана, названного его именем.

1908 Дмитрий Иванович БЛОХИНЦЕВ (1908 — 27.1.1979), физик-теоретик, член-корреспондент АН СССР (1958), Герой Социалистического Труда. Под его руководством был создан Физико-энергетический институт, первым директором которого он был. Потом Блохинцев возглавлял Объединенный институт ядерных исследований в Дубне, был президентом Международного союза чистой и прикладной физики.

Событие

1960 В СССР создан Центр подготовки космонавтов.

12 января

Родились

1822 Этьенн ЛЕНУАР (1822 — 4.8.1900), создатель первого практически пригодного и коммерчески выгодного двигателя внутреннего сгорания.

Изобретатель родился в Бельгии, но всю свою сознательную жизнь провел во Франции. В 1860 году он построил двигатель мощностью около 12 л. с., работавший на смеси воздуха и светильного газа с зажиганием от постороннего источника. Его к.п.д. едва превышал 4 процента, но он был вполне надежен и до появления более совершенных двигателей нашел достаточно широкое применение во Франции и Англии в мелких установках типа насосов для перекачки жидкостей.

1893 Михаил Иосифович ГУРЕВИЧ (1893 — 25.11.1976), авиаконструктор, соавтор МИГов.

1903 Игорь Васильевич КУРЧАТОВ (1903 — 7.2.1960), физик-академик, научный руководитель советской атомной программы, трижды Герой Социалистического Труда.

1907 Сергей Павлович КОРОЛЁВ (1907 — 14.1.1966), космический академик.

События

1898 (31 декабря 1897 г. по ст. ст.) Торжественно открыта телефонная связь между Петербургом и Москвой.

1938 Немецкий археолог Вильгельм Кениг при раскопках под Багдадом обнаружил предмет, который оказался древнейшей батареей из гальванических элементов. За две тысячи лет до изобретения ВОЛЬТА и ГАЛЬВАНИ ими вовсю пользовались жители Востока. Древние батареи представляли из себя медные цилиндры со стальными сердечниками. Они были скреплены между собой с помощью свинца и олова, сплавленных в пропорции, которая часто применяется и сейчас

ã Сечная Н.Ю.