Знаешь ли ты?...

18 февраля 2013 года 
Из истории развития биофизики

Еще в первой половине 17 века Рене  Декарт – французский философ, математик, механик, физик и физиолог  искал объяснения кровообращения и других физиологических процессов на механической основе, считая человеческое тело своего рода машиной. Джованни  Борелли – ученик Николая Коперника, которого считают основоположником биомеханики, развил эти прогрессивные для того времени идеи в труде "О движении животных" (1680-1681).
В восемнадцатом веке Луиджи  Гальвани – врач, анатом, физиолог и физик, один из основателей электрофизиологии и учения об электричестве, первым исследовал электрические явления при мышечном сокращении, назвав его «животное электричество», пришёл к важному выводу о тождестве животного и машинного электричества,  определив  главным регулятором жизни. Эти и другие открытия развивали понимание единства физических процессов в живых и неживых телах. Позднее первый русский учёный - естествоиспытатель мирового значения, энциклопедист, химик и физик, Михаил  Васильевич Ломоносов писал, что "физиолог должен давать из физики причины движения живого тела".
Леонард  Эйлер, профессор Петербургского университета, впервые математически описал движение крови по сосудам. М. В. Ломоносов выдвинул в 1756 одну из первых гипотез цветного зрения.
В 1780 году Антуан Лавуазье, которого считают основателем современной химии,  доказал единство горения и дыхания, а в 1828 году  Фридрих Вёлер – химик, врач по образованию, синтезировал вещество животного происхождения - мочевину - из неорганических веществ, положив начало  объединению химии жизни  с химией в целом.
В девятнадцатом веке были заложены надежные основы научной биологии - Чарлз Дарвин построил теорию эволюции, Грегор Мендель открыл фундаментальные законы генетики. Изучение биологических явлений оказало мощное воздействие на физику. Закон сохранения энергии был открыт немецким учёными: врачом и физиком  Робертом Майером и физиком, врачом, физиологом Германом Гельмгольцем. Роберт  Майер в 1841 году обратил внимание на то, что у людей в тропиках венозная кровь по яркости окраски приближается к артериальной. Он заключил, что при повышении температуры среды нужна меньшая затрата энергии для поддержания постоянной температуры тела и пришел к формулировке общего закона и к оценке механического эквивалента теплоты. Герман Гельмгольц считал, что витализм, согласно которому явления жизни определяются некоей "жизненной силой", недоступной научному познанию, сводится к приписанию организму свойств вечного двигателя. Он поставил перед собой задачу построения физики, исходящей из невозможности вечного двигателя, и решил эту задачу, сформулировав закон сохранения энергии (1847 г.). В конце девятнадцатого века прямыми опытами была доказана справедливость закона сохранения энергии - первого начала термодинамики - для живых организмов.
Во второй половине XIX – начале XX веков был проведен ряд физических исследований физиологических процессов. В частности, Гельмгольц изучал на физической основе зрение и слух, а также мышечное сокращение. Ему принадлежат первые измерения скорости распространения нервного импульса. В 1912 году Николай  Бернштейн - советский психофизиолог и физиолог, создатель нового направления исследований - физиологии активности. открыл биопотенциалы и установил ионную природу нервного возбуждения. Интересуешься физиологией   движения и активности? Читай…  
В России Иван Михайлович Сеченов в конце 19 века исследовал физические закономерности растворения газов в крови и биомеханику движений.
К. А. Тимирязев изучал фотосинтетическую активность отдельных участков солнечного спектра в связи с распределением энергии в нём и особенностями спектра поглощения хлорофилла (1903). А. Ф. Самойлов описал акустические свойства среднего уха.
П. П. Лазареву принадлежит заслуга в развитии ионной теории возбуждения (1916).
Эрвин Бауэр в 1935 году впервые предложил термодинамическое истолкование жизни как совокупности процессов, протекающих в открытой, неравновесной системе, отмечая: «Для сохранения их, то есть условий системы, необходимо их постоянно возобновлять, то есть постоянно затрачивать работу. Таким образом, химическая энергия пищи потребляется в организме для создания свободной энергии структуры, для построения, возобновления, сохранения этой структуры, а не непосредственно превращается в работу». В 1930 году математик Вито Вольтерра провел подробный математический анализ так называемой модели "хищник - жертва", модели взаимодействия популяций животных. Эта работа легла в основу современного физико-математического моделирования биологических процессов. В 1935 году в работах Макса Дельбрюка, Н. В. Тимофеева-Ресовского и К. Циммера была раскрыта физическая природа мутаций.
Появившаяся в 1945 году книга Эрвина Шредингера "Что такое жизнь с точки зрения физики", сыграла большую роль в развитии молекулярной биологии и биофизики. Шредингер в отличие от Бора исходил из возможности полной физической трактовки явлений жизни. Он сформулировал несколько основных физических вопросов и дал четкие ответы на некоторые из них. На другие поставленные им вопросы ответила в дальнейшем молекулярная биология. 
Анатолий Ванин  в 60-е годы открыл роль оксида азота в регуляции клеточных процессов. Позже оказалось, что оксид азота имеет важное медицинское значение. Оксид азота является основной сигнальной молекулой сердечно-сосудистой системы.
Российская биофизика до последнего времени сохраняла приоритет в большом числе научных направлений: Всеволод Твердислов занят оригинальными исследованиями в области продолжения человеческой жизни, Фазоил Атауллаханов получил ряд принципиальных результатов в понимании функционирования кровяной системы, под руководством Михаила Ковальчука развивается ряд направлений в новой науке - нанобиологии, интереснейшие концепции разрабатывают сейчас Генрих Иваницкий, Владимир Смолянинов и Дмитрий Чернавский... – учёные – биофизики.




16 февраля 2013 года
Основные «физические» методы в археологии.
Удобным способом выявления археологических памятников (или аномалий, которые могут указывать на его местонахождение) является дистанционное обследование, которое, однако, лишь в редких случаях не требует подтверждения полевыми работами. При дистанционном обследовании археологических объектов широко используется  аэрофотосъемка, причём, в археологии важную роль играет спектральная чувствительность используемой пленки. Она может фиксировать либо видимый, либо невидимый свет и передавать его в черно-белом или цветном. При обследовании с больших дистанций применяются мультиспектральные сканеры (МСС) - цифровые камеры, фиксирующие изображения, относящиеся к разным участкам спектра.
Существует и целый ряд других приемов дистанционного обследования, использующих авиацию или искусственные спутники и иногда применяемых в археологии. При использовании спутниковой или самолетной РЛС сигнал направлен на землю сверху и, отражаясь, воспроизводит изображение земной поверхности, скрытой любым растительным покровом. Этот способ доказал свою результативность в условиях влажных лесов Центральной Америки при поисках монументальных развалин, оставленных народом майя.
 Инфракрасная термография фиксирует мельчайшие тепловые неоднородности, позволяя отличать более теплые участки почвы (к примеру, в заполнении сооружений) от более холодных (например, от окружающего эти сооружения плотного не потревоженного материкового грунта). Эти методы дистанционного обследования применяются в археологии лишь в редких случаях ввиду их дороговизны и ограниченной пригодности.
Портативный зондирующий локатор перемещают над землей, посылая радиосигнал в грунт и получая его отражение, возникающее при каждом переходе из одного грунтового слоя в другой; при этом компьютер составляет приблизительную стратиграфическую схему.
 При поисках артефактов или реликвий  используют метод магнитометрии (магниторазведки). Опыт применения магниторазведки в археологических целях насчитывает уже около сотни лет. Таким оборудованием  оснащались самолёты, суда, тяжелая военная техника уже в первой трети прошлого века.  И обломки «Титаника» были найдены обычным морским магнитометром с буксируемым магниточувствительным датчиком, и современные подводные лодки отыскиваются в морских глубинах магнитометрами, установленными на самолётах, судах и специальных буях.
Применение магниторазведки при археологических исследованиях  более всего оправдано, если объект поиска - железосодержащие предметы (они сильнее намагничены). Именно поэтому магнитометры и градиентометры часто используют поисковые отряды – обнаружение с их помощью оружия, боеприпасов и военной техники не составляет большого труда.
 Протонный магнитометр, который перемещают по поверхности земли, посылает в почву поток протонов; отраженные протоны формируют звуковой сигнал, раздающийся в момент фиксации грунтовой аномалии (какого-либо отличия данного участка грунта от окружающих). При исследовании электрического сопротивления применяется источник тока с парой электродов, втыкаемых в землю; таким  же образом  можно зарегистрировать и нанести на план все аномалии грунта. Благодаря возможности фиксации малых аномалий эти методы чаще применяют для выбора места раскопок на памятнике, чем для обнаружения самого памятника. 
  1 февраля 2013 года
О силах, "работающих" в воде
(по материалам учебной исследовательской работы Колесниковой Анны, 9 В)


Известно, что вещество в жидком состоянии имеет достаточно плотную упаковку частиц, при этом плотность веществ не намного меньше, чем в твердом состоянии, и для сжатия вещества требуется огромные усилия. Между частицами жидкости, как и между частицами твердого тела, одновременно действуют силы притяжения и силы отталкивания, имеющие неодинаковый характер зависимости от расстояния: при малых расстояниях между частицами преобладают силы отталкивания, а при больших – силы притяжения.
При постоянной температуре в пределах всего объема жидкости средняя кинетическая энергия ее частиц всюду одинакова. Если же сравнивать потенциальные энергии взаимодействия частиц жидкости, то они оказываются одинаковыми только для частиц, находящихся внутри объема жидкости. Частицы поверхностного слоя (свободная поверхность жидкости) обладают повышенным запасом потенциальной энергии, ибо, чтобы попасть в этот слой, они должны совершить работу по преодолению сил притяжения со стороны остальных частиц. Поэтому частицы поверхностного слоя находятся в неустойчивом равновесии, они стремятся перейти  в энергетически более выгодное положение внутри объема жидкости, а поверхностный слой жидкости подобен растянутой упругой пленке, стремящейся сократить свои размеры. Характеризуя это натяжение поверхностного слоя, в физике различают силу поверхностного натяжения F и коэффициент поверхностного натяжения жидкости.
Поверхностное натяжение может быть на границе газообразных, жидких и твёрдых тел. Обычно имеется в виду поверхностное натяжение жидких тел на границе «жидкость — газ». В случае жидкой поверхности раздела поверхностное натяжение правомерно также рассматривать как силу, действующую на единицу длины контура поверхности и стремящуюся сократить поверхность до минимума при заданных объёмах фаз. Сила поверхностного натяжения F действует по касательной к поверхностному слою и перпендикулярна к его границе, имеющей длину 1. Этой границей может являться линия контакта поверхностного слоя с твердой стенкой или любая линия, мысленно проведенная в слое. Известно, что из твердого состояния в жидкое вещество в обычных условиях самопроизвольно не переходит, чтобы осуществить такой переход, нужно извне подводить к веществу энергию, которая и будет расходоваться на разрыв прочных связей между частицами, свойственных твердому состоянию, на совершение работы при изменении расположения взаимодействующих частиц. Почему же поверхность жидкости ведет себя подобно растянутой упругой пленке? Дело в том, что наиболее характерное молекулярное свойство жидкости – поверхностное натяжение. Оно обусловлено тем, что молекулы в поверхностном слое находятся в особом состоянии по сравнению с молекулами внутри жидкости. Последние равномерно окружены со всех сторон соседями, а молекулы на поверхности – нет. На каждую молекулу внутри жидкости действуют силы притяжения соседних молекул, равнодействующая которых равна нулю (так как над поверхностью жидкости находиться пар, плотность которого во много раз меньше, чем плотность жидкости) и направлена внутрь жидкости. Под действием этой силы молекулы поверхностного слоя стремятся вернуться внутрь жидкости, число молекул на поверхности уменьшается, и площадь поверхности сокращается. На поверхности остается число молекул, при котором площадь поверхности остается минимальным при заданном объеме жидкости, силах, действующих на жидкость. Для перенесения молекул из глубины объема жидкости в ее поверхностный слой необходимо совершить работу по преодолению равнодействующих сил притяжения, действующих на молекулу в поверхностном слое. Но более правильно дать определение поверхностному натяжению, как энергии, затрачиваемой  на разрыв единицы поверхности, что подтверждает физический смысл и связь понятия поверхностного натяжения с внутренней энергией, что было доказано теоретически.
Под действием этой силы жидкость принимает форму шара, обладающего при данном объеме наименьшей поверхностью, такой формы каплю можно наблюдать в условиях невесомости. В реальных, земных условиях жидкости обладают весьма различным поверхностным натяжением, значения  которых можно найти в справочниках.



13 января 2013 года
КАК  сотовый телефон влияет на ребенка?
Жизнь современного человека уже невозможно представить без мобильной связи, в начале третьего тысячелетия в России число мобильных телефонов (по SIM-картам) превысило численность населения. Сегодня и российские дети «впереди планеты всей»: более 90% детей в возрасте 6 – 10 лет в нашей стране имеют личные телефоны (для сравнения в большинстве европейских стран в этом возрасте личные телефоны имею 60 % детей.) 

Результаты многочисленных исследований НИИ гигиены и охраны здоровья детей и подростков Научного центра здоровья детей РАМН подтверждают, что  СВЧ-излучение помимо влияния на мозг, органы слуха, отрицательно воздействует на эндокринную и репродуктивную систему, особенно ребенка и подростка. Ведь детский организм имеет свои особенности, все-таки это растущий организм; у ребенка выше электрическая проводимость тканей головного мозга, тоньше кости черепа. Размер головы у ребенка меньше, и если излучение проникает на 5-7 см, то оно охватывает большую часть мозга, чем у взрослого в силу его размера.

Ученые европейский стран и России, проведя серию долгосрочных  экспериментов с крысами, подтвердили, что излучение мобильника может негативно сказываться на нашей памяти. Одну группу крыс в течение года один раз в неделю подвергали облучению от коммуникационных устройств в течение двух часов. По происшествие года, выяснилось, что подопытные затрачивают больше времени на исследование новых предметов, потому что просто не способны их запомнить. Ученые полагают, что вред мобильных телефонов связан с тем, что микроволновое излучение, исходящее от них, плохо влияет на наш гематоэнцефалический барьер, который является последним препятствием между кровью и мозговой цереброспинальной жидкостью. Именно по этой причине кровяные вещества попадают в мозговые ткани, причиняя вред клеткам. 
В новой статье, опубликованной учеными Йельского университета, говорится о том, что воздействие излучения от телефонов во время беременности влияет на развитие мозга потомства, что в конечном итоге может привести к гиперактивности ребенка. Результаты исследований, которые были проведены на мышах, являются первыми доказательствами того, что излучение от телефонов, которому подвергается плод в утробе матери, вляет на дальнейшее его поведение во взрослой жизни.
К сожалению, нет нормативов предельно допустимого уровня воздействия излучения мобильных телефонов для детей, но такой норматив для взрослого человека составляет 100 мкВт/см2, что, кстати, в десять раз больше норматива для специалистов, работавших с таким оборудованием, и  людей, проживавших вблизи излучающих станций  во времена Советского Союза.
Измерения специалистов показывают, что большинство современных сотовых телефонов имеет мощность излучения 70 – 80 мкВт/см2, и лишь работа  двух – трех телефонных аппарата из сотни  исследованных разных фирм и моделей сопровождается небольшим излучением – 1,5 – 2 мкВт/см2.
Ведущие ученые центра электромагнитной безопасности Института биофизики, считают, что человеку не стоит непрерывно разговаривать по мобильному телефону больше трех минут, а суммарная продолжительность разговора в сутки не должна превышать пятнадцати  минут.
По прогнозам Российского национального комитета по защите от неионизирующих излучений последствиями  облучения мобильным телефоном у детей  уже сегодня являются:  ослабление памяти, снижение внимания, раздражительность, нарушение  сна,  склонность к стрессам.
Возможными  отдаленными последствиями могут стать: опухоли мозга (25 – 30 лет), болезнь Альцгеймера, депрессивный синдром и другие проявления дегенерации нервных структур головного мозга (в возрасте 50 – 60 лет)

В результате опросов (более полумиллиона человек) 84,62% ответили, что мобильники вредны для здоровья! Над такими результатами опроса стоит задуматься? 
 Решение же каждый принимает самостоятельно!
 

  9 января 2013 года

 ...  о премии, которая присуждается уже 111 лет?

 В 1895 , за год до смерти один из богатейших людей Швеции, капитал которого  составлял 31 миллион шведских крон (примерно 150 миллионов современных  евро), составляя завещание с распоряжением использовать 94 % капитала как фонд для учреждения премии, Альфред Нобель  писал:
«Всё моё движимое и недвижимое имущество должно быть обращено моими душеприказчиками в ликвидные ценности, а собранный таким образом капитал помещён в надёжный банк. Доходы от вложений должны принадлежать фонду, который будет ежегодно распределять их в виде премий тем, кто в течение предыдущего года принёс наибольшую пользу человечеству… Указанные проценты необходимо разделить на пять равных частей, которые предназначаются: одна часть — тому, кто сделает наиболее важное открытие или изобретение в области физики; другая — тому, кто сделает наиболее важное открытие или усовершенствование в области химии; третья — тому, кто сделает наиболее важное открытие в области физиологии или медицины; четвёртая — тому, кто создаст наиболее выдающееся литературное произведение идеалистического направления; пятая — тому, кто внёс наиболее существенный вклад в сплочение наций, уничтожение рабства или снижение численности существующих армий и содействие проведению мирных конгрессов… Моё особое желание заключается в том, чтобы при присуждении премий не принималась во внимание национальность кандидатов…»
Так появилась ежегодно вручаемая в годовщину памяти ее основателя самая известная, весомая, престижная премия современного мира. 
10 декабря 1901 года в Стокгольме были вручены первые премии по физике, химии, медицине и литературе, нобелевская же премия мира вручается с 1901 года в Осло.
За время существования премия вручалась 545 раз, более 800 человек стали ее лауреатами, но  лишь 21 гражданин России (Советского Союза) получили  ее как признание  открытий и изобретений, служащих науке, техническому прогрессу,  людям и миру; при этом одиннадцать лауреатов получили  премию в области физики.


19 декабря 2012 года
                                               О  КУКЛАХ - НЕВАЛЯШКАХ
 Почему она принимает привычное вертикальное положение  после того, как ее «укладываешь» на бок? Какой ребенок не задавался этим вопросом, играя с куклой-неваляшкой. Многие разновидности игрушек, которые можно назвать неваляшками, своим появлением обязаны китайцам. По преданию, прообразом такой куклы без рук и ног – Дарумы, стал китайский монах, живший в шестом веке нашей эры в  знаменитом монастыре Шаолинь и придумавший свой способ медитации.
Первые неваляшки появились в России немногим более более двух столетий назад как подарки путешественников, посетивших Китай или Японию. В те времена все неваляшки были одеты в красную одежду, и с давних времен считалось, что они приносят удачу и счастье.   В России народные умельцы стали делать неваляшек из дерева, называли таких кукол «кувырканты», раскрашивали их в роскошные одеяния, ведь прообразами их были купцы или клоуны. Позднее появились неваляшки в образе младенцев с розовыми личиками, неваляшки – животные или сказочные персонажи. Это было время превращения неваляшек в любимых и передаваемых из поколения в поколение кукол, которых на Руси стали называть Ванька – встанька.
В середине прошлого века появились  пластмассовые неваляшки, при наклонах  из стороны в стороны  неваляшки издавали характерный перелив звуков, который  увлекал любого  малыша. 
Хотите узнать, как изменить характер движения неваляшки? Читайте...
Куклы - неваляшки от Дарумы (в центре)  до Ваньки - встаньки конца прошлого тысячелетия.

16 декабря 2012 года
                                                                     СЕКРЕТЫ  СТАТИКИ
Как устоять на ногах и не упасть? Как сохранять равновесие на скользком тротуаре или  выполняя гимнастические упражнения на уроке физкультуры? Статика дает такой ответ: большинство тел, имеющих опору (в том числе и человек), находятся в равновесии, если вертикаль, проведенная через центр тяжести (центр масс) тела, пересекает площадь опоры. 
Второй закон Ньютона определяет, что необходимым условием равновесия материальной точки является равенство нулю суммы всех сил, действующих на тело:
Однако, тело, имеющее ось вращения, при соблюдении этого условия  может  вращаться,  т. е. не находиться в состоянии равновесия. Опыт показывает, что для равновесия тела  необходимо еще одно условие: алгебраическая сумма моментов сил (действующих в одной плоскости) относительно любой оси должна быть равна нулю:
Моментом силы называется физическая величина, равная произведению силы, действующей на тело, на ее плечо: M = F ∙ d. Плечом же силы d называется кратчайшее расстояние от линии действия силы до оси вращения.
В физике различают равновесия тел: безразличное (1), устойчивое (3) и неустойчивое (2). Силы, действующие на тело, представлены на рисунке.
Для тела с неподвижной осью вращения возможны все три вида равновесия. Безразличное равновесие возникает, когда ось вращения проходит через центр масс. При устойчивом и неустойчивом равновесии центр масс находится на вертикальной прямой, проходящей через ось вращения. При этом, если центр масс находится ниже оси вращения, состояние равновесия оказывается устойчивым, если же центр масс расположен выше оси – состояние равновесия неустойчивое.
 Особый случай - равновесие тела на опоре, так как в этом случае упругая сила опоры приложена не к одной точке, а распределена по основанию тела. Тело находится в равновесии, если вертикальная линия, проведенная через центр масс тела, проходит через площадь опоры, то есть внутри контура, образованного линиями, соединяющими точки опоры. Если же эта линия не пересекает площадь опоры, то тело опрокидывается.Классический пример - Пизанская башня, известная со времен Г. Галилея, который, по преданию, именно здесь изучал свободное падение тел. Башня имеет высоту 55 м, радиус основания - 7 м, отклонение от вертикали - 4,5 м.  Наши современники определили, что вертикальная линия, проведенная через центр масс башни, пересекает основание приблизительно в 2,3 м от его центра. С точки зрения статики  башня - в равновесии, которое нарушится (башня упадет), когда отклонение ее вершины от вертикали  составит 14 м!

15 декабря 2012 года
                                                                    ФИЗИКА И ПАРАДОКСЫ

занимательный  мыслительный  эксперимент, который заключался в следующем: "В закрытый ящик с механизмом, содержащим радиоактивное ядро и емкость с ядовитым газом, помещают некого кота. Параметры проводимого эксперимента подбираются таким образом, что вероятность распада радиоактивного ядра в течение одного  часа составляет 50 %. Если ядро в определенное условиями эксперимента время распадается, оно приводит механизм в действие - открывается емкость с газом, и кот умирает. Если же нет – кот остается в живых».
 Кот Шрёдингера — физико-математический мем. Эксперимент с помещением кота в специальный ящик придуман Эрвином Шрёдингером, чтобы показать, что квантовая механика имеет особенности в применении к макромиру.
Шрёдингер, доказывая ограниченность зарождавшейся в то время квантовой механики без применения к ней определенных правил, исходил из следующего: если над радиоактивным ядром не производится наблюдение, то его состояние описывается суперпозицией (смешением) двух состояний - распавшегося ядра и не распавшегося ядра. Следовательно, кот, сидящий в ящике, и жив, и мертв одновременно. Если же ящик открыть, то экспериментатор обязан увидеть только какое-нибудь одно конкретное состояние: "ядро распалось, кот мёртв", или "ядро не распалось, кот жив". Получается, что на выходе мы имеем живого или мертвого кота, однако в потенциале, кот и жив и мертв одновременно, то есть кот приобретает свойства одной из потенциальных фаз (живой - мертвый) только после вмешательства в процесс наблюдателя.
Сегодня известно, что известнейший парадокс квантовой физики был разрешен группой ученых из университета Беркли, которым удалось провести замеры квантовой системы, не нарушив ее равновесия – тем самым оставив мысленного кота в живых. Идея команды ученых из Беркли состояла в том, чтобы провести наблюдение за системой, не нарушая при этом состояния суперпозиции. Результатом такого наблюдения должна была стать информация с долей недостоверности, которая, однако, может помочь в определении свойства объекта.
Для своего эксперимента ученые собрали электрическую цепь со сверхпроводником, такую же, которую используют при проектировании квантовых компьютеров, и ввели ее в состояние суперпозиции, зациклив ее между состояниями нуля и единицы. Затем ученые измерили частоту осцилляции, не измеряя состояния нуля или единицы напрямую. Вмешательство ученых, которое, как правило, может нарушить состояние квантовой системы, длилось всего несколько сотых долей секунды, и ее состояние не было нарушено. Таким образом, знаменитый «кот Шрёдингера» остается в живых. А это открытие по оценкам специалистов может значительно облегчить проектирование квантовых компьютеров будущего.


 6 декабря 2012 года
  ГИПОТЕЗА  -- ОТКРЫТИЕ -- ИЗУЧЕНИЕ -- ПЕРСПЕКТИВЫ...
...пройдя по такому пути, новые знания из области физики служат основой технического прогресса. Одним из фундаментальных учений физики является учение о строении вещества. О том, как тысячелетиями  человек постигал тайны строения вещества - эта статья. 
В декабре 1752 года, то есть 260 лет назад,  первый русский академик Михаил  Васильевич Ломоносов с восторгом писал в своем стихотворении:
Коль много Микроскоп нам тайностей открыл,
 Невидимых частиц и тонких в теле жил! 
строки посвящались изобретению оптического микроскопа, открывшего глазам изумленных исследователей природы мир невидимых доселе существ - насекомых, бактерий, микробов, позволяя тем самым человеку подробно разглядеть поверхность разнообразных предметов, окружавших человека.
Как не поражаться могуществу человеческого разума, устами Демокрита  два с половиной тысячелетия назад высказавшего идею о существовании атомов: "Ничто не существует, кроме атомов и пустого пространства".  Шло время, и не только ученые задавались вопросами о строении вещества. Так, писатели-фантасты Герберт Уэллс и Жюль Верн, обладая даром технического предвидения, описали устройства, реально появившиеся лишь  век спустя.
 В 1647 году Пьер Гассенди предположил, что атомы объединяются в небольшие  группы, для которых он придумал название - "молекула".
Пьер Гассенди                  Роберт Броун
Роберт Бойль
Жан Батист Перрен













В 1661 году Роберт Бойль  написал о том, что при  химических превращениях вещества атомы остаются неизменными, и высказал гипотезу о том, что будет найдена  возможность превращения одних атомов в другие. Действительно, развитие научной техники привело к тому, что в начале 19 века с помощью микроскопов можно было разглядеть ... крохотную каплю воды с размешанной в ней пыльцой растений. Английский ботаник Роберт Броун в 1827 году увидел, что каждая частичка в этой капле двигалась в собственном "танце" под микроскопом. А движение частиц, взвешенных в жидкости или в газе, по сей день называют броуновским.        В 1908 году Жан Перрен, выполнив кропотливую, поистине ювелирную работу с шариками гуммита, воспроизвел в лаборатории броуновское движение, получив подтверждение гипотезе о разных массах молекул. В это же время Альберт Эйнштейн опубликовал формулу, позволяющую рассчитать число молекул в единице объема, причем формула Эйнштейна и расчеты Перрена точно совпадали, что подтверждало их верность. 
Виртуозные исследования Ж. Перрена и подтверждение их результатов А. Эйнштейном подвели физиков к новым вопросам: как устроен атом и чем отличаются атомы или молекулы одного химического элемента от частиц другого?
Универсальным инструментом для ответов на эти вопросы стала составленная и опубликованная в 1869 году Д. И. Менделеевым Периодическая таблица химических элементов. Да, в то время многие клетки таблицы оставались незаполненными, но научное предвидение автора таблицы, описание физических свойств и особенностей  еще не открытых химических элементов послужило мощным импульсом развития  учения о строении вещества.
Фундаментальные открытия в этой области физики принес век двадцатый,  об этом - в следующей статье. 
 
20 ноября 2912 года
ВИДЕОТЕЛЕФОН
Видеотелефонная связь представляет собой  телефон  с возможностью передачи видео, обеспечивающим возможность удаленным собеседникам слышать и видеть друг друга в реальном времен - такую информацию дает Википедия.
Из истории создания видеотелефона: в одном из периодических журналов в 1878 году появилась концепция видеотелефона с широким экраном, который передавал свет и звук. Устройство назвали «телефоноскоп».Изобретение было приписано Томасу Эдисону.
 Первый в мире публичный видеотелефон с экраном 8 дюймов был разработан в Германии Георгом Шубертом и представлен во время олимпиады 1936 года.
1956 год - в США на линии Нью-Йорк -- Лос-Анжелос  демонстрировался опытный образец аппарата, дающего возможность разговаривающим по телефону видеть друг друга на экране размером 50*75 мм. Связь между абонентами осуществлялась по телефонной линии, вызов абонента производился обычным порядком посредством наборного диска.
В США компания AT&T Bell Labs интенсивно разрабатывала видеотелефон, который в 1960 году был представлен общественности на выставке под названием «Picturephone». Первое публичное использование видеотелефонов началось в 1964 году установкой первых видеотелефонов в Нью-Йорке, Вашингтоне и Чикаго. Во Франции первые коммерческие продукты появились в 1984 году, в Японии компаниями Atari и  Mitsubishi в 1985 году был выведен на рынок Lumaphone.
Сегодня видеотелефон - неизменный атрибут современных IP коммуникаций и, по прогнозам специалистов, "светлое" будущее корпоративной связи, так как он заметно улучшает процесс бизнес-коммуникаций в компаниях, превращая обычное общение с невидимым собеседником в практически живую встречу.  При этом усвоение информации при видеообщении вдвое выше, чем при телефонной связи, экономится рабочее время как руководителей, так и сотрудников.
Сегодня на российском рынке наиболее востребованы  IP видеотелефоны компании AddPaс.

5 ноября 2012 года
                                   Что такое  ГЛОНАСС?


ГЛОНАСС – ГЛОбальная Навигационная Спутниковая Система – советская и российская спутниковая  система  навигации, разработанная по заказу Министерства Обороны СССР.
GPS - Global Positioning System - (Система Глобального Позиционирования) американская спутниковая система определения местоположения объектов в привязке к координатам.
ГЛОНАСС сегодня - российский ответ системе GPS. Отечественная система  навигации предназначена для оперативного навигационно-временного обеспечения неограниченного числа пользователей наземного, морского, воздушного и космического базирования. Доступ к гражданским сигналам ГЛОНАСС в любой точке земного шара, на основании указа Президента РФ, предоставляется российским и иностранным потребителям на безвозмездной основе и без ограничений.
Основное отличие от системы GPS в том, что спутники ГЛОНАСС в своем орбитальном движении не имеют резонанса (синхронности) с вращением Земли, что обеспечивает им большую стабильность. Таким образом, группировка  ГЛОНАСС не требует дополнительных корректировок в течение всего срока активного существования. Тем не менее срок службы спутников ГЛОНАСС заметно короче.
В настоящее время развитием проекта ГЛОНАСС занимается Федеральное космическое агентство (Роскосмос) и ОАО «Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем («Российские космические системы»).
Первый спутник ГЛОНАСС был выведен еще в Советском Союзе на орбиту 12 октября 1982 года, а в сентябре 1993 года система была официально принята в эксплуатацию с орбитальной группировкой из 12 спутников. В декабре 1995 года спутниковая группировка была развернута до штатного состава — 24 спутника. Такой была система ГЛОНАСС со спутниками первого поколения.
История нашей страны в конце  двадцатого века не могла не отразиться на развитии системы ГЛОНАСС: в 2001 году на орбите работало лишь шесть спутников. Началось второе развертывание системы.  Сконструированы  спутники второго поколения.  4 ноября 2011 года число спутников в группировке ГЛОНАСС достигло 30.
Как  устроена система ГЛОНАСС
Определение координат объекта на поверхности земли осуществляется за счет получения абонентским приемником данных от одного или нескольких спутников, входящих в спутниковую группировку и последующего вычисления приемником координат на основе полученных данных.
Спутники системы размещены на трех орбитах, в полностью развернутой системе должно быть по 8 активных спутников на каждой орбите. Орбиты спутников круговые, высота 19100 км, угол наклонения 64 градуса, период обращения каждого КА - примерно 11 часов 15 минут.
Сигналы со спутников передаются в непрерывном режиме, без запроса, а следовательно их прием доступен любому пользователю, имеющему приемник. Передаются два набора сигналов - так называемые, "гражданский" сигнал, а также "военный", закрытый специальным кодом. В особых ситуациях передача гражданского сигнала может быть остановлена.
Затраты на ГЛОНАСС
Затраты на разработку системы ГЛОНАСС, даже при широком использовании ее в мирной жизни, никогда не окупятся. Массовое приобретение коммерческих приемников ни в коем случае не покроет затрат. Главная ее задача — обеспечить обороноспособность страны. Под этим углом и предлагается относиться к данным о затратах на систему.
До 1995 года затраты на проект составили $2.4 млрд.
 В июне 2011 года "Роскосмос" запросил у правительства РФ 462.22 млрд. рублей на реализацию Федеральной целевой программы "Глобальная навигационная система", которая рассчитана на 9 лет, начиная с  2012 года. Бюджет предыдущей 10-летней программы составлял 140 млрд. рублей.

24 октября 2012 года

Сплав Вуда  —
тяжелый легкоплавкий сплав, изобретенный в 1860 году Робертом Вудом. Состав сплава: олово (Sn) - 12,5 %; свинец ( Pb) -25 %; висмут (Bi) - 50 %; кадмий (Cd ) -12,5 %.
Так выглядит сплав Вуда
Основные физические характеристики:
- температура плавления  - 68,5 °C;
- плотность  - 9720 кг/м³.
 Применяют сплав Вуда  в прецизионном литье, в операциях изгиба тонкостенных труб, в качестве выплавляемых стержней при изготовлении полых тел способом гальванопластики.
Существует и ряд других рецептов сплава Вуда с низкой точкой плавления.
Чем еще известен Роберт Вуд, смотри...  


21 октября 2012 года
 Что такое баба копра?
 В большом энциклопедическом словаре Брокгауза Ф. А., Ефрона И.А.  есть такая информация:
 КОПЁР орудие или машина для забивки в землю свай, или, вообще, для производства ряда ударов на предмет.
Копром называются также приборы разной величины, сходной с ручным копром конструкции, употребляемые для производства ударов определенной силы, например, при испытании рельсов, для уплотнения пробных лепешек при исследовании цемента (копёр Тетмайера) и т.д..
 БАБА - в технике - рабочая ударная часть молотов, копров и других машин; деревянная болванка для ручной забивки свай. Таким образом, главную рабочую часть копра  для забивки свай составляет баба, которую заставляют падать с известной высоты на "голову" забиваемой сваи.
  Один из первых работоспособных образцов устройства был создан английским учёным Джеймсом Несмитом в 1843 году.
Копёр (ручной или машинный) обычно состоит из:
  •   пары вертикальных стоек, направляющих движение бабы при ее падении (их  называют стрелами или ногами копра); 
  •  двух наклонных подкосов, удерживающих стойки в положении, перпендикулярном к нижней горизонтальной основе или раме;
  • насадки, перекрывающей обе стрелы и называемой также головой  копра или верхней подушкой.
 Горизонтальная рама составляется обычно из продольного бруса, в который упираются стрелы, одного или двух, врубленных в него, поперечных брусьев (хвост рамы) и соединяющих их подкосов. Стойки, а иногда и подкосы, снабжаются перекладинами, которые образуют лестницу для влезания на копер. Баба висит на толстом канате, называемом лопарем. Он перекинут через шкив, укрепленный на горизонтальной оси в вершине стоек. К лопарю привязываются тонкие веревки - кошки, за которые берутся рабочие.
Высота копра  обычно бывает от 7 до 12 м. Вес чугунной бабы в ручном копре  300-600 кг, а высота падения обычно 1,5 м. В машинных копрах употребляются бабы весом 350-800 кг, при высоте падения от 5 до 10 м.  Мощность копра, а, значит и вес ударной части, зависит от массы свай, которые надо забить. Есть немецкие копры DELMAG с весом ударной части в 20 тонн.
 Для установки на место сваи, ее поднимают посредством особого каната (тальки или таньки), перекинутого через блок, подвешенный к верху стоек. Установив сваю, начинают забивку, производя по возможности частые удары. Ручным копром делается в один прием от двадцати до тридцати ударов, что называют  "залогом". После этого следует отдых от 2 до 3 минут. В среднем в рабочий день делается до 120 залогов. Работой бригады руководит плотник, называемый закоперщиком. Чтобы свая погружалась правильно, ее привязывают к стрелам копра веревкой (штроп), которая закручивается аншпугом. При употреблении машинного копра  залог состоит из меньшего числа ударов. Чтобы баба, после подъема ее на требуемую высоту, вдруг отцепилась от каната, в машинных копрах употребляются особо устроенные крючки или клещи. После падения бабы клещи снова опускаются, зацепляют бабу, а работа таким образом продолжается. Забивка считается оконченной, когда свая от целого залога дает определенную минимальную осадку, в 10-20 мм, и тогда говорят, что свая забита до отказа. 
 Ручной копер, в среднем, работает вдвое скорее машинного с воротом, но зато требует в 8-10 раз больше рабочих; для работ же в очень плотных грунтах и при длинных, тяжелых сваях ручные копры непригодны.
В современных копрах используют уже не просто бабу, а дизель-молот, использующий для приведения ударной части в движение энергию сгорания жидкого топлива (как в цилиндре дизеля). Его преимущества очевидны - большая частота ударов и сохранность торца сваи, на которую действуют только сжатые газы.

Знаешь ли ты, что есть копры пороховые?
 В таких копрах пользуются силой взрыва пороха для подъема бабы, а также для усиленного погружения сваи в грунт вследствие отдачи пушки, прикрепленной к ее голове. Взрыв производится ударом падающей бабы в помещенный в пушке патрон. Пороховой копер был изобретен в 1871 году  американцем Шоу. У нас в России он применялся в начале постройки Литейного моста в Санкт-Петербурге, но был оставлен вследствие некоторых оказавшихся неудобств и, между прочим, производимого им шума.
 Кроме забивки копром, сваи могут быть погружаемы в грунт также завинчиванием, или собственной тяжестью при содействии струи воды, разрыхляющей грунт под концом сваи.

19 октября 2012 года
Знакомьтесь, лауреаты Нобелевской премии по физике!
Серж Арош - французский физик, родившийся в Марокко, профессор Коллеж де Франс, работал в Стэнфордском и Гарвардском университетах, Массачусетском технологическом институте. В 1996 году Арош и его коллеги провели экспериментальные наблюдения квантовой декогеренции. В 2009 году физик получил золотую медаль Национального центра научных исследований Франции. "Серж Арош смог соединить сильные теоретические построения с замечательным опытом во всех французских и иностранных организациях, где он работал, в (Национальном центре научных исследований) CNRS, Университете имени Пьера и Мари Кюри, в "Высшей нормальной школе", Политехнической школе и Коллеж де Франс, где он является управляющим уже несколько месяцев. Это гордость для нашей страны и удовлетворение для всей французской науки", - подчеркнул президент Франции Франсуа Олланд.
Лауреаты Нобелевской премии по физике 2012 года Серж Арош и Дэвид Уайнлэнд
Дэвид Уайнлэнд - американский физик, работающий в Национальном институте стандартов и технологии (NIST) США. В 1978 году Уайнлэнд впервые продемонстрировал технологию лазерного охлаждения ионов. Работы ученого в этой области открыли дорогу исследованиям Уильяма Филлипса, Стивена Чу, Клода Коэна-Таннуджи, а также Эрика Корнелла, Вольфганга Кеттерле и Карла Вимана - эти физики также стали нобелевскими лауреатами в 1997 и 2001 годах соответственно.  Работы Уайнлэнда, в частности, заложили основы технологии создания атомных часов - устройств для измерения времени, роль "маятника" в которых играют атомы. Частота излучения атомов при переходе их с одного уровня энергии на другой регулирует ход квантовых часов. Эта частота настолько стабильна, что атомные часы позволяют измерять время точнее астрономических методов.

5 комментариев:

  1. И. Крутянский22 октября 2012 г., 17:21

    Во времена былые молодые советские ученые-физики ездили за рубеж на стажировку и обучение в ведущие физические лаборатории мировой науки. Прошло время и ученные из-за рубежа начали презжать в СССР на стажировку и обучение. И, наверняка достижения наших ученых были замечены и Нобелевским комитетом. А среди современных российских ученых-физиков тоже ведь есть лауреаты Нобелевской премии - Ж. Алферов, кажется. Интересно было бы прочитать и об этом человеке. Может быть кто-нибудь из учеников подготовит материал для нас - читалей вашего блога?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Спасибо за предложение!
      Уверена, скоро в блоге Вы найдете интересующий Вас и,надеюсь, других читателей блога, материал о Жоресе Ивановиче Алфёрове - лауреате Нобелевской премии по физике в 2000 году.

      Удалить
  2. Я на уроках информатики обсуждаю тему GPS-навигации ежегодно и заметил тенденцию, что с удешевлением данной технологии ее востребованность и преемственность растет. Жаль только, что ухудшается познание людей в инфраструктуре краю, ведь легче набрать и посмотреть, чем вспомнить и запомнить

    ОтветитьУдалить
  3. Я согласен с тобой Денис то что люди обленились и не хотят напрягать мозги! Но я не согласен, что если товар дешевеет то он растёт в потребности в данном случае GPS-навигации! Мне кажется, что с удешивлением товара падает и его потребность буть это и GPS или какойто другой продукт!

    ОтветитьУдалить
  4. Любовь Ивановна, с интересом ознакомилась с материалами Вашего блога. Популяризация физики как науки, на мой взгляд, очень важна, последнее время все реже горит огонек жажды знаний в глазах детей. Тема "Физика в игрушках" является благодатной "почвой" для формирования устойчивого интереса к физике как науки, особенно, в основной школе. Желаю Вам творческих успехов! Виктория Бузько, учитель физики, г. Кировоград, Украина.

    ОтветитьУдалить