суббота, 9 марта 2013 г.

Великие Достижения Физиков.

ВИЛЬГЕЛЬМ РЕНТГЕН (1845—1923)

В январе 1896 года над Европой и Америкой прокатился тайфун газетных сообщений о сенсационном открытии профессора Вюрцбургского университета Вильгельма Конрада Рентгена. Казалось не было газеты, которая бы не напечатала снимок кисти руки, принадлежащей, как выяснилось позже, Берте Рентген, жене профессора. А профессор Рентген, запершись у себя в лаборатории, продолжал усиленно изучать свойства открытых им лучей. Открытие рентгеновских лучей дало толчок новым исследованиям. Их изучение привело к новым открытиям, одним из которых явилось открытие радиоактивности.


      Исаак Ньютон родился  в 1643 г. в местечке  Вулсторп   около  города Грантема, расположенного в центре Британии, в семье  небогатого  фермера.  В 12 лет его отправили учиться в г. Грантем в королевскую  школу.          
      Во время  учебы Исаак  мастерил  сложные  механические  модели  различных  машин.  Своим  первым  физическим опытом Ньютон считал измерение силы  ветра  во время  бури  в 1658 г.                                                 
       Основную  часть  своих  открытий  Ньютон  совершил  в  течение  двух  лет  (1665 – 1667) по окончании  Кембриджского  университета.  В то время  когда в Англии  свирепствовала  чума,  Ньютон,  чтобы  избежать  заражения,  уехал в родной  Вулсторп, где  погрузился  в научную  работу.  Рассказывают,  что  идея  закона  всемирного  тяготения  пришла к Ньютону  в тот момент, когда, сидя  в саду, он  наблюдал  падение  яблока  на землю. Здесь же он понял, почему свет, преломившись в стеклянной  призме,  распадается  на  цветные  лучи. Всю дальнейшую жизнь Ньютон приводил в порядок и публиковал открытия, сделанные им в Вулсторпе. Последние 25 лет жизни  Ньютон был президентом Лондонского Королевского общества – английской академии наук.  Исаак  
  Ньютон умер 20 марта 1727 г. в возрасте 84 лет. По указу короля Генриха 1 его похоронили в усыпальнице королей – Вестминстерском аббатстве. 


А. С. Попов  (4 (16) марта 1859 г. - 31 декабря 1905 (13 января 1906))
Александр Степанович Попов – русский физик, изобретатель  радио.  Родился в п. Турьинские рудники (ныне г. Краснотурьинск Свердловской области).  В 1877 г. поступил на физико-математический факультет Петербургского университета, где принимал активное участие в работе Физической лаборатории университета, стал прекрасным экспериментатором, увлекся электротехникой. После окончания университета работал в обществе «Электротехника», а затем был приглашен преподавать физику и электротехнику в военных учебных заведениях. С 1901 г. Попов стал заведовать кафедрой физики Петербургского электротехнического института. После опубликования в 1888 г. работ Г. Герца по получению электромагнитных волн начал изучать электромагнитные явления.  Убежденный  в  возможности  связи  без  проводов  при  помощи  электромагнитных  волн, Попов  построил  первый в мире  радиоприемник,  применив  в  его  схеме  чувствительный  элемент – когерер.  25 апреля (7 мая по новому стилю) 1895 г. Попов сделал научный доклад об изобретении им системы связи без проводов и продемонстрировал её работу. Во  время  опытов  по  радиосвязи  с  помощью  приборов  Попова  было  впервые  обнаружено  отражение  радиоволн  от  корабля. Признанием заслуг Попова явилось постановление Совета Народных Комиссаров считать 7 мая Днем радио. Академией наук СССР установлена золотая медаль им. А. С. Попова


Константин Эдуардович Циолковский 5 (17) сентября 1857 г. - 19 сентября 1935 г.)
Константин Эдуардович Циолковский – русский ученый, основоположник современной космонавтики. Начиная с 1896 г. он занимался теорией движения реактивных аппаратов и предложил ряд схем ракет дальнего действия и ракет для межпланетных станций. В 1903 г. была опубликована часть его статьи «Исследование мировых пространств реактивными приборами». В этой статье, а также в работах 1911 и 1914 гг. он заложил основы теории ракет и жидкостного ракетного двигателя. Им впервые была решена задача посадки космического аппарата на поверхность планет, лишенных атмосферы. В 1926-1929 гг. Циолковский разработал теорию многоступенчатых ракет. Он первым решил задачу о движении ракет в гравитационном поле, рассмотрел влияние атмосферы на полет ракеты и вычислил необходимые запасы топлива для преодоления сил сопротивления воздушной оболочки Земли. Им же была высказана идея создания околоземных станций. Циолковский написал ряд работ, в которых уделил внимание использованию искусственных  спутников Земли в народном хозяйстве.



Мария Склодовская-Кюри (7 ноября 1867 г. -  4 июля 1934 г.)
Склодовская-Кюри  Мария - физик  и  химик.  Родилась  в  Польше, в семье учителя,  работала  во  Франции.
Мария Склодовская стала первой в истории Сорбонны женщиной-преподавателем. В Сорбонне она встретила Пьера Кюри, также преподавателя, за которого позже вышла замуж. Вместе они занялись исследованием аномальных лучей (рентгеновских), которые испускали соли урана. Не имея никакой лаборатории, и работая в сарае на улице Ломон в Париже, с 1898 по 1902 годы они переработали 8 тонн руды урана и выделили одну сотую грамма нового вещества — радия. Позже был открыт полоний — элемент названный в честь родины Марии Кюри. В 1903 году Мария и Пьер Кюри получили Нобелевскую премию по физике «за выдающиеся заслуги в совместных исследованиях явлений радиации». Будучи на церемонии награждения, супруги задумываются создать собственную лабораторию, и даже институт радиоактивности. Их затея была воплощена в жизнь, но гораздо позже.
После трагической смерти мужа Пьера Кюри в 1906 году Мария Склодовская-Кюри унаследовала его кафедру в Парижском университете.
В 1910 г. ей удалось в сотрудничестве с Андре Дебьерном выделить чистый металлический радий, а не его соединений, как бывало прежде. Таким образом, был завершен 12-летний цикл исследований, в результате которого было доказано, что радий является самостоятельным химическим элементом. В 1911 г. Склодовская-Кюри получила Нобелевскую премию по химии «за выдающиеся заслуги в развитии химии: открытие элементов радия и полония, выделение радия и изучение природы и соединений этого замечательного элемента». Склодовская-Кюри стала первым (и на сегодняшний день единственной женщиной в мире) дважды лауреатом Нобелевской премии

Сложение скоростей


Сложение скоростей — с помощью данного закона определяется скорость движения тела относительно неподвижной системы отсчёта. Она равна векторной сумме скорости этого тела относительно подвижной системы отсчета и скорости самой подвижной системы отсчета относительно неподвижной системы

\Large \vec \nu  =\vec u+ \vec v    
Для того, чтоб было более понятно, как работает закон сложения скоростей, рассмотрим такой пример. Вагон движется со скоростью 50 км\ч (это будет \vec u ), в вагоне идет человек со скоростью 3 км\ч (это будет \vec v ), найти скорость человека относительно Земли.
Сложение скоростей
У данной задачи будет два решения. Если человек будет идти по направлению движения вагона, то скорость человека относительно Земли будет 53 км\ч.
\Large \nu  = u+v = 50+3=53   
А если человек будет идти против движения вагона, то скорость человека относительно Земли будет 47 км\ч.
\Large \nu  = u+v = 50-3=47   
В Формуле мы использовали :
\nu  — Конечная скорость тела
u, v   — Скорость тел в различных инерциальных системах отчета

Новости в мире физики


Физики научились завязывать воду в узлы

Спустя 100 лет после того, как учёные предсказали, что воду тоже можно завязывать в узлы, физики смогли провести эксперимент в лаборатории. Отдельного внимания заслуживает способ, при помощи которого исследователи смогли определить, что собственно происходит в жидкости.
Он предположил, что атомы представляют собой своеобразные торнадо, скрученные в замкнутые петли и завязаны вокруг самих себя.

Американский физик Роберт Ричардсон скончался в возрасте 75 лет

Американский физик, лауреат Нобелевской премии Роберт Ричардсон скончался в США в возрасте 75 лет. Он умер 19 февраля в городе Итака (штат Нью-Йорк) от осложнений после перенесенного сердечного приступа.
Ричардсон, а также двое его коллег-американцев Дэвид Ли и Дуглас Ошерофф удостоились Нобелевской премии по физике в 1996 году за работу по изучению свойств изотопа гелия — гелия-3 — при низких температурах. 


Физики изучили особенности полета комара во время 

дождя


Ученым удалось описать с точки зрения динамики момент столкновения дождевой капли и летящего комара. Такое наблюдение позволяет объяснить, как комары могут продолжать полет во время дождя.

В ходе экспериментов перед учеными стояла задача изучить и объяснить базовые принципы взаимодействия дождевой капли и летящего комара. В качестве основного экспериментального оборудования применялась специальная высокоскоростная камера. Комар находился в специальной установке, где при помощи насоса имитировался настоящий дождь. 

Стоит напомнить, что размер комара в среднем составляет около 3 мм, а масса этого насекомого равна всего лишь 2 мг. Дождевая капля же имеет диаметр порядка 2-3 мм, но при этом ее масса может доходить до 100 мг. Таким образом, вертикальная скорость падающей капли может достигать 9 м/с. Установлено так же, что в среднем комар подвергается удару капель примерно 1 раз в 20 секунд.

По наблюдениям физиков, комар ведет себя по-разному в зависимости от локального попадания на тело. Так, при попадании капли по лапкам комар немного кувыркается в бок, при этом направление его движения практически не изменяется. Если дождевая капля попадает на само тело комара, то насекомое на протяжении некоторого времени снижается в среднем на 6 см, после чего освобождается от капли.

Как утверждают ученые, простая падающая капля вполне способна уничтожить комара, находящегося на твердой поверхности. Однако взаимодействие капли и комара в воздухе выглядит иначе. При этом комар и испытывает на себе перегрузку порядка 100 g, но это для него не опасно. Физики утверждают, что снижение высоты полета комара в момент попадания капли позволяет погасить энергию и снизить скорость ее передачи комару, при этом скорость падения капли практически не изменяется. Именно поэтому при столкновении комара с дождевой каплей в воздухе насекомое не погибает. 

На сегодняшний день не существует практически никаких результатов исследования особенностей биомеханики применительно к полету насекомых в дождь. Ученые рассчитывают, что проведенные наблюдения могут положить начало более внимательному изучению подобной темы. Исследования в этом направлении могут стать чрезвычайно полезными, поскольку в будущем станет возможно говорить о создании миниатюрных летательных аппаратов.

Рождение Вселенной произошло в условиях идеальной 

жидкости

Самой главной загадкой мироздания, которая интригует умы всего ученого мира, является кварк-глюонная плазма. Предполагается, что все вещество Вселенной до Большого взрыва, произошедшего около 15 млрд. лет назад, представляло собой именно кварк-глюонную плазму. Сейчас такого вида материя может образовываться в результате столкновения частиц с высокими значениями энергии. В 2005 году кварк-глюонная плазма была получена экспериментальным способом при помощи ускорителя RHIC, установленного в Брукхейвенской национальной лаборатории. Спустя пять лет в этой же лаборатории ученые получили плазму с температурой 4 триллиона градусов по Цельсию. В прошлом году удалось достичь рекордной на сегодняшний день температуры в 10 триллионов градусов с помощью современнейшего изобретения человечества - ускорителя под названием «БАК», который сегодня многие образно называют Большим адронным микроскопом.

БАК представляет собой громаднейшее устройство, изготовленное в виде бублика, имеющего окружность порядка 27 км. Окружность устройства пролегает на границе Швейцарии и Франции на глубине 50-175 метров под землей. Суть проводимых с помощью БАКа опытов заключается в следующем – из разных концов окружности по кольцу на огромной скорости двигаются навстречу друг другу два пучка частиц, после чего, сталкиваясь, образуют что-то наподобие Большого взрыва. Стоит отметить, что скорость частиц в момент столкновения практически достигает световой скорости.

Как говорит директор Института ядерных исследований Российской академии наук Виктор Матвеев, взрыв, после которого образовалась современная Вселенная, был значительно мощнее тех взрывов, которые моделировались в БАКе. Однако такие опыты необходимы, чтобы обнаружить новые состояния материи, которые имели место в первые секунды зарождения Вселенной. Речь идет о так называемой кварк-глюонной плазме.

Теперь ученым из Венского технического университета удалось получить новые сведения об этом веществе. Выяснилось, что кварк-глюонная плазма может быть менее вязкой, чем полагалось ранее в соответствии с представлением о зарождении Вселенной. Отсюда можно сделать вывод, что Вселенная рождалась в довольно жидкой среде. Ученые убеждены, что им удалось в итоге получить идеально жидкую плазму.

Но рассчитать степень жидкости плазмы стандартными методами не представляется возможным. Поэтому для необходимых расчетов применяются различные теоретические модели. Одно можно сказать точно – вязкость плазмы, полученной в БАКе, может иметь даже «ненулевое» значение, так как ее показатели вязкости намного меньше вязкости сверхжидкого гелия. Новые данные будут проверены в ходе дальнейших экспериментов в БАКе. 

пятница, 8 марта 2013 г.

Соглашение А. Эйнштейна


В тензорном анализе, в частности в его приложениях к общей теории относительности и дифференциальной геометрии, при записи выражений из многокомпонентных величин, пронумерованных верхними и нижними индексами (тензоров), для экономии записи бывает удобно использовать правило, называемое соглашением Эйнштейна: если одна и та же буква в обозначении индекса встречается и сверху, и снизу, то такой член полагается просуммированным по всем значениям, которые может принимать этот индекс. Например, в выражении
v_k= a_ib^i_k
буква i встречается и сверху, и снизу, поэтому это выражение считается эквивалентным сумме
v_k=\sum_i{a_ib^i_k}.
Точнее
v_k=\sum_{i=1}^n a_ib^i_k,
где n — размерность пространства, на котором определены a и b (здесь предполагается, что нумерация координат начинается с единицы).

[править]Замечание                                                                                                    

В некоторых случаях[1] (если метрический тензор полагается всегда равным \delta_{ik}) верхние и нижние индексы в формулах не различают. В таком случае суммирование ведётся по любой паре повторяющихся индексов, встречающихся в одном и том же произведении тензоров. Например, в \R^3
D_{\alpha\beta}n_\alpha = \sum_{\alpha=1}^{3} D_{\alpha\beta}n_\alpha
Используя стандартное соглашение Эйнштейна, следовало бы писать D^{\alpha}_{\beta}n_\alpha.

[править]Примечания

  1.  Например, в теории упругости. См. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика. Т.VII. Теория упругости. — М.: Наука, 1987.

Латинская азбука


Латинская азбука

В силу исторических причин, многие из обозначений используют латинские буквы — от первой буквы слова, обозначающего понятие на иностранном языке (преимущественно латинском, английском, французском и немецком). Когда такая связь существует, это обозначено в скобках. Среди латинских букв для обозначения физических величин практически не используется буква O.
СимволЗначение и происхождение
AПлощадь (лат. area), векторный потенциал[1]работа (нем. Arbeit), амплитуда (лат. amplitudo), параметр вырожденияработа выхода (нем. Austrittsarbeit), коэффициент Эйнштейна для спонтанного излучениямассовое число
aУскорение (лат. acceleratio), амплитуда (лат. amplitudo), активность (лат. activitas), коэффициент температуропроводностивращательная способностьрадиус Бора
BВектор магнитной индукции[1]барионный заряд (англ. baryon number), удельная газовая постояннаявириальний коэффициентфункция Бриллюэна (англ. Brillion function), ширина интерференционной полосы (нем. Breite), яркостьпостоянная Керракоэффициент Эйнштейна для вынужденного излучениякоэффициент Эйнштейна для поглощениявращательная постоянная молекулы
bВектор магнитной индукции[1]красивый кварк (англ. beauty/bottom quark), постоянная Винаширина (нем. Breite)
Cэлектрическая ёмкость (англ. capacitance), теплоёмкость (англ. heatcapacity), постоянная интегрирования (лат. constans), обаяние (англ. charm), коэффициенты Клебша-Гордана(англ. Clebsch-Gordan coefficients), постоянная Коттона-Мутона (англ. Cotton-Mouton constant), кривизна (лат. curvatura)
cСкорость света (лат. celeritas), скорость звука (лат. celeritas), теплоемкость (англ. heat capacity), волшебный кварк (англ. charm quark), концентрация (англ. concentration), первая радиационная постояннаяВторая радиационная постоянная
DВектор электрической индукции[1] (англ. electric displacement field), коэффициент диффузии (англ. diffusion coefficient), оптическая сила (англ. dioptric power), коэффициент прохождения,тензор квадрупольного электрического моментаугловая дисперсия спектрального приборалинейная дисперсия спектрального приборакоэффициент прозрачности потенциального барьераде-плюс мезон (англ. Dmeson), де-ноль мезон (англ. Dmeson), диаметр (лат. diametrosдр.-греч. διάμετρος)
dРасстояние (лат. distantia), диаметр (лат. diametrosдр.-греч. διάμετρος), дифференциал (лат. differentia), нижний кварк (англ. down quark), дипольный момент (англ. dipole moment),период дифракционной решёткитолщина (нем. Dicke)
EЭнергия (лат. energīa), напряжённость электрического поля[1] (англ. electric field), электродвижущая сила (англ. electromotive force), магнитодвижущая силаосвещенность(фр. éclairement lumineux), излучательная способность теламодуль Юнга
e2.71828…электрон (англ. electron), элементарный электрический заряд (англ. elementaty electric charge), константа электромагнитного взаимодействия
FСила (лат. fortis), постоянная Фарадея (англ. Faraday constant), свободная энергия Гельмгольца (нем. freie Energie), атомный фактор рассеяниятензор напряженности электромагнитного полямагнитодвижущая силамодуль сдвига
fЧастота (лат. frequentia), функция (лат. functia), летучесть (нем. Flüchtigkeit), сила (лат. fortis), фокусное расстояние (англ. focal length), сила осцилляторакоэффициент трения
GГравитационная постоянная (англ. gravitational constant), тензор Эйнштейнасвободная энергия Гиббса (англ. Gibbs free energy), метрика пространства-временивириалпарциальная мольная величинаповерхностная активность адсорбатамодуль сдвигаполный импульс поляглюон (англ. gluon), константа Фермиквант проводимостиэлектрическая проводимость,вес (нем. Gewichtskraft)
gУскорение свободного падения (англ. gravitational acceleration), глюон (англ. gluon), фактор Ландефактор вырождениявесовая концентрациягравитон (англ. graviton), константа Калибровочные взаимодействия
HНапряжённость магнитного поля[1]эквивалентная дозаэнтальпия (англ. heat contents или от греческой буквы «эта», H — ενθαλπος[2]), гамильтониан (англ. Hamiltonian), функция Ганкеля(англ. Hankel function), функция Хевисайда (англ. Heaviside step function), бозон Хиггса (англ. Higgs boson), экспозицияполиномы Эрмита (англ. Hermite polynomials)
hВысота (нем. Höhe), постоянная Планка (нем. Hilfsgröße[3]), спиральность (англ. helicity)
Icила тока (фр. intensité de courant), интенсивность звука (лат. intēnsiō), интенсивность света (лат. intēnsiō), cила излучениясила светамомент инерциивектор намагниченности
iМнимая единица (лат. imaginarius), единичный вектор
JПлотность токамомент импульсафункция Бесселямомент инерцииполярный момент инерции сечениявнутреннее квантовое числовращательное квантовое числосила светаJ/ψ-мезон
jМнимая единицаплотность токаединичный векторвнутреннее квантовое число4-вектор плотности тока
KКаона (англ. kaons), термодинамическая константа равновесиякоэффициент электронной теплопроводности металловмодуль всестороннего сжатиямеханический импульспостоянная Джозефсона
kКоэффициент (нем. Koeffizient), постоянная Больцманатеплопроводностьволновое числоединичный вектор
LМомент импульсаиндуктивностьфункция Лагранжа (англ. Lagrangian), классическая функция Ланжевена (англ. Langevin function), число Лоренца (англ. Lorenz number), уровень звукового давленияполиномы Лагерра (англ. Laguerre polynomials), орбитальное квантовое числоэнергетическая яркостьяркость (англ. luminance)
lДлина (англ. length), длина свободного пробега (англ. length), орбитальное квантовое числорадиационная длина
MМомент силывектор намагниченности (англ. magnetization), крутящий моментчисло Махавзаимная индуктивностьмагнитное квантовое числомолярная масса
mМасса (лат. massa), магнитное квантовое число (англ. magnetic quantum number), магнитный момент (англ. magnetic moment), эффективная массадефект массымасса Планка
NКоличество (лат. numerus), постоянная Авогадрочисло Дебаяполная мощность излученияувеличение оптического прибораконцентрациямощность
nПоказатель преломленияколичество веществанормальный векторединичный векторнейтрон (англ. neutron), количество (англ. number), основное квантовое числочастота вращения,концентрацияпоказатель политропыпостоянная Лошмидта
OНачало координат (лат. origo)
PМощность (лат. potestas), давление (лат. pressūra), полиномы Лежандравес (фр. poids), сила тяжестивероятность (лат. probabilitas), поляризуемостьвероятность перехода4-импульс
pИмпульс (лат. petere), протон (англ. proton), дипольный моментволновой параметр
QЭлектрический заряд (англ. quantity of electricity), количество теплоты (англ. quantity of heat), обобщенная силаэнергия излучениясветовая энергиядобротность (англ. quality factor),нулевой инвариант Аббеквадрупольный электрический момент (англ. quadrupole moment), энергия ядерной реакции
qЭлектрический зарядобобщенная координатаколичество теплоты (англ. quantity of heat), эффективный заряддобротность
RЭлектрическое сопротивление (англ. resistance), газовая постояннаяпостоянная Ридберга (англ. R ydberg constant), постоянная фон Клитцингакоэффициент отражениясопротивление излучения (англ. resistance), разрешение (англ. resolution), светимостьпробег частицырасстояние
rРадиус (лат. radius), радиус-вектор, радиальная полярная координатаудельная теплота фазового переходаудельная теплота плавленияудельная рефракция (лат. rēfractiō),расстояние
SПлощадь поверхности (англ. surface area), энтропия[4]действиеспин (англ. spin), спиновое квантовое число (англ. spin quantum number), странность (англ. strangeness), главная функция Гамильтонаматрица рассеяния (англ. scattering matrix), оператор эволюциивектор Пойнтинга
sПеремещение (итал. ь s'postamento), странный кварк (англ. strange quark), путьпространственно-временной интервал (англ. spacetime interval), оптическая длина пути
TТемпература (лат. temperātūra), период (лат. tempus), кинетическая энергиякритическая температуратермпериод полураспадакритическая энергияизоспин
tВремя (лат. tempus), истинный кварк (англ. true quark), правдивость (англ. truth), планковское время
UВнутренняя энергияпотенциальная энергиявектор Умовапотенциал Леннард-Джонсапотенциал Морзе4-скоростьэлектрическое напряжение
uВерхний кварк (англ. up quark), скоростьподвижностьудельная внутренняя энергиягрупповая скорость
VОбъём (фр. volume), напряжение (англ. voltage), потенциальная энергиявидность полосы интерференциипостоянная Верде (англ. Verdet constant)
vСкорость (лат. vēlōcitās), фазовая скоростьудельный объём
WМеханическая работа (англ. work), работа выходаW бозонэнергияэнергия связи атомного ядрамощность
wСкоростьплотность энергиикоэффициент внутренней конверсииускорение
XРеактивное сопротивлениепродольное увеличение
xПеременнаяперемещениедекартова координатамолярная концентрацияпостоянная ангармоничностирасстояние
YГиперзарядсиловая функциялинейное увеличениесферические функции
yдекартова координата
ZИмпедансZ бозонатомный номер или зарядовое число ядра (нем. Ordnungszahl), статистическая сумма (нем. Zustandssumme), вектор Герцавалентность, полное электрическоесопротивлениеугловое увеличениеволновое сопротивление вакуума
zдекартова координата

[править]Обозначение с несколькими буквами

Для обозначения некоторых величин иногда используют несколько букв или и отдельные слова или аббревиатуры. Так, постоянная величина в формуле обозначается часто как const. Дифференциал обозначается малой буквой d перед названием величины, например dx.
Латинские названия математических функций и операций, которые часто используются в физике:
СимволЗначение
divдивергенция
gradградиент
limпредел
rectпрямоугольная функция
rotротор
sgn, signSignum-функция
sincфункция sinc