Продолжаем вспоминать необычные и красивые научно-популярные видеоролики «Наука над Земным шаром» ( Наука вне сферы ) астронавт Дональд Петтит.
→ Первая часть 
Эпизод 8. Отстой
Интересные эффекты начнутся, если заменить воду в динамиках ноутбука на неньютоновская жидкость (в данном случае раствор крахмала консистенции блинного теста).Для неньютоновской жидкости вязкость зависит от градиента скорости.
Кукурузный крахмал увеличивает свою вязкость при сдвиге, поэтому в условиях вибрации часть раствора будет вести себя как твердое вещество и будет стремиться улететь.
Но удаляясь от источника вибрации, раствор снова станет жидкостью и начнет испытывать силы поверхностного натяжения, которые будут стремиться втянуть его обратно в динамики.
В результате получается сложная форма, которая меняет свой внешний вид и удаляется довольно далеко от динамика, как если бы что-то было живым.
Вопрос: Кукурузный крахмал увеличивает сдвиговую вязкость.
Что произойдет, если вместо этого использовать вещество, снижающее сдвиговую вязкость, например кетчуп? Отвечать Разжижитель будет иметь тенденцию рассыпаться, а не слипаться.
По краям колонны, где колебания заканчиваются, такое вещество соберётся и образует кольцо.
Ээпизод 9. Ээлектродигериду
Диджериду — народный духовой инструмент австралийских аборигенов.В «Союз» не влезла калиптическая трубка длиной от одного до трёх метров, поэтому Дональду пришлось экспериментировать.
На МКС были трубы пылесоса, которые, оказывается, издают очень похожий звук (сравните с оригинальный инструмент ).
Просто трубка, трубка с наконечником или две соединенные трубы звучат по-разному.
А чтобы радовать не только уши, но и глаза, Дон Петтит и Дэниел Бербанк записали звук вживую на микрофон и подали его на динамики.
Получившийся экспериментальный инструмент сочетает в себе науку, культуру, физику и чистящие средства.
Вопрос: Почему количество воды в динамиках влияет на частоту разбрызгивания? Отвечать Чем больше воды, тем больше площадь ее поверхности.
Динамики с силой воздействуют на полусферу воды, увеличивая давление внутри.
Давление — это сила, деленная на площадь, поэтому один и тот же звук в большой капле создаст меньшее давление, чем в маленькой.
И чем ниже давление, тем меньше вероятность того, что в какой-то момент оно преодолеет силу поверхностного натяжения и улетит новая капля.
Эпизод 10. Леговатты
На МКС есть LEGO. Что ещё смешнее, так это то, что существует даже официальная инструкция от НАСА с примерами полезных образовательных структур.Но поскольку идея Лего — это творчество, Дональд торжественно выбрасывает инструкцию и собирает Генератор Ван де Граафа С лейденская банка .
Эти древние устройства (лейденской банке скоро исполнится 275 лет, а генератору – 90) выглядят на МКС немного странно, но, тем не менее, они прекрасно работают. Генератор Ван де Граафа позволяет получить очень высокое напряжение (при очень малом токе), а лейденская банка представляет собой простой конденсатор.
В результате их работы получаются отчетливо слышимые электрические разряды.
А в конце видео Дональд, натирая пенопласт разными материалами, придает ему положительный или отрицательный заряд. В результате заряженный кусок пенопласта притягивается к противоположно заряженному генератору или отталкивается от аналогично заряженного.
Вопрос: Почему бытовая розетка с напряжением 220 вольт опасна для жизни, а Дональд может спокойно прикоснуться к лейденской банке с напряжением 30 тысяч вольт? Отвечать Убивает ток, а не напряжение.
Напряжение определяет только путь течения тока.
Лейденская банка может иметь напряжение 30 000 вольт, но заряд у нее очень мал, а значит, ток будет очень мал.
Генератор Ван де Граафа вырабатывает очень малый ток и поэтому использовать его в электростанции не имеет смысла.
А розетка может пропускать очень большой ток, что делает ее смертельно опасной.
Эпизод 11. Лопание воздушных шаров в невесомости
В детстве некоторые из вас наполняли воздушные шары водой и бросали их с высоты (или в кого-то).Хорошо быть космонавтом — можно запускать водяные шарики в космос и называть это научно-популярным шоу.
Серьезно, после того, как воздушный шар лопается, с водой происходят интересные вещи.
Прежде всего возникают две ударные волны, образующие фигуру, похожую на цилиндр.
Затем вода принимает форму картофеля и, если дать ей время отстояться, в конечном итоге превратится в сферу.
Вопрос: Почему вода колеблется между цилиндрической и картофелевидной формой? Отвечать Когда шарик лопается, вода имеет форму картофелины и с концов происходит импульс внутрь.
Скорее всего потому, что шарик толще на концах.
Затем вода сплющивается в цилиндр, и силы поверхностного натяжения удерживают его от полного разлета.
В этот момент поверхностное натяжение сжимает воду в поперечном направлении, придавая ей форму картофеля, и цикл начинается снова.
Со временем вода успокаивается и становится сферой.
Эпизод 12. Теория пружин
В невесомости пружина будет преодолевать лишь силу трения с воздухом (а она невелика), а подвешенная между пружинами гайка будет очень устойчиво колебаться.Период колебаний зависит от массы, и по такому принципу работают космические весы — космонавт занимает место гайки на мощной пружине.
А вот смоделировать гравитацию с помощью пружины, прикрепив ее к маятнику, особого успеха не получилось - это оказался скорее гармонический осциллятор, ведь период колебаний будет зависеть от массы (в физико-математических маятниках масса нагрузка не важна).
Вопрос: Первая гайка совершает двадцать колебаний за 21,26 секунды, вторая — за 10,7 секунды, а третья — за 14,2 секунды.
Какова масса орехов относительно друг друга? Отвечать Первый орех тяжелее второго в 3,95 раза и третьего в 2,24 раза.
Третий в 1,76 раза тяжелее второго.
Пояснение: В задаче меняется только масса гайки.
Он пропорционален 1/(f)^2. Зная частоту, получаем соотношение масс.
Эпизод 13. Астродувы
Простейшее действие «дуния на воду» в условиях невесомости порождает сложное взаимодействие поверхностных и внутренних волн, которое к тому же настолько красиво, что почти половину видео мы слышим восторг Дональда.А если вместо воздуха распылять воду, больший импульс может даже создать внутри воды большой пузырь.
При этом благодаря капиллярным силам пузырь воды удерживается в рамке, прилипая к проволоке.
А потом, «будь то параллелепипед» ,эксперимент будет впустую,из-за пафоса экономии ресурсов.
Вопрос: Как объем воды влияет на реакцию водной сферы на волны? Отвечать По мере увеличения водной сферы ее масса увеличивается, и сфера будет иметь большую инерцию.
Все больше и больше импульса воздуха будет идти на создание волн и все меньше и меньше на движение сферы.
Вибрации большего тела заставят воду откатываться назад сильнее, чем вибрация меньшего тела.
Кроме того, вибрациям поверхности потребуется больше времени, чтобы достичь противоположного конца сферы.
Эсерия 14. Йо-йо
Даже в такой игрушке, как йо-йо, при желании можно найти много физики, особенно в невесомости.Дональд показывает фокусы с йо-йо, придумывая им названия (кто первым придумал трюк, называет его, но, похоже, йо-йо еще не вынесли в невесомость).
В видео присутствует довольно забавный длинный отрывок Дональда: «Знайте физику своих игрушек.
Если вы понимаете, как это работает, вы сможете вести отличные беседы.
Если вы парень, вы можете поразить девушек рассказом о физике.
Конечно, некоторых девушек это не заинтересует, но разговаривать с ними все равно не стоит. Обратное (для девочек) тоже работает. А еще можно найти хорошую работу и с удовольствием играть в свободное время».
Вопрос: Как трюк с веревкой ( 0:50 ) используется в реальных спутниках? Отвечать Йо-йо Дональда действует как конечная масса в тросовой системе с передачей импульса.
Дональд скручивает веревку (трос), вызывая на йо-йо центростремительную силу.
Учитывая, что система двух тел вращается вокруг общего центра масс, а рука Дональда имитирует спутник, йо-йо и рука будут испытывать постоянное ускорение.
Передача импульса произойдет, если высвободится конечная масса, что приведет к изменению орбиты спутника.
Иллюстрация для наглядности: 
Примечание перевода - аналогичный эксперимент был проведен с капсулой Фотино, которая успешно спущен с орбиты с помощью кабеля.
Теги: #Научно-популярная #космонавтика #физика #невесомость
-
Асцидия
19 Oct, 24 -
Вредный Совет – Как Не Пройти Собеседование
19 Oct, 24 -
Потеряно И Найдено»
19 Oct, 24 -
Проверка
19 Oct, 24 -
Del.icio.us Перехватил Спам С Тегами
19 Oct, 24
