Я и физика
May. 29th, 2023 05:50 am![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
perelynn- Витька, - говорю, - в книжке про гидравлику я услышала термин “сжатие жидкости”. Это как? Жидкости же не сжимаются.
- В обычных условиях - не сжимаются, - откликается партнёр. - Только при высоких скоростях. Проще всего сжатие жидкостей объяснять на металлическом стержне длиной до Луны…
Из последующей тирады я узнала следующее.
Представим себе металлический стержень длиной до Луны. Если с одного конца стержня приложить давление - причём немалое, молекулы надо разогнать до скорости несколько километров в секунду - то на стержне появится горб, сигнализирующий, где сейчас находится волна, созданная ударом. Давление заставляет молекулы придвинуться ближе друг к другу, чем они, молекулы, хотели бы; первые молекулы толкают соседок, те толкают следующих, а инициаторки тем временем возвращаются на привычное место; так волна и катится, но увидеть её в привычной человеческой повседневности невозможно, потому что всё происходит слишком быстро. Скорость несколько километров в секунду на шкале метров всё равно что мгновенна.
Любое приложенное воздействие, в том числе давление, распространяется через взаимодействие молекул. Пока нет взаимодействия - нет и сопротивления. Пока нет сопротивления - нет и изменения состояния.
Жидкость отличается от твёрдого тела тем, что молекулы в ней не уложены в кристаллическую решётку, и, соответственно, менее повязаны, более разболтаны и могут меняться местами. Сжатие жидкости возможно за счёт того, что у молекул занимает чуточку больше времени, чтобы долететь до соседок и толкнуть их. Чтобы сжимать жидкость, нужно сжимать её быстрее, чем молекулы летят. В обычной жизни мы не оперируем такими скоростями и такой силой, поэтому для повседневных реалий жидкости всё равно что несжимаемые.
Всю это прелесть Витька подбил рассказом про фокус с пивной бутылкой, полной воды. Если хлопнуть по горлышку с определённой силой и резкостью, у бутылки отлетит дно. Это потому, что вибрация в стекле (твёрдый материал) распространяется быстрее, чем в воде (жидкость). Соответственно, дно бутылки успевает дёрнуться, а слой воды поверх него - ещё нет. И тогда происходит космическое безумие. Между дном и водой образуются пузырьки вакуума. Вода при соприкосновении с вакуумом мгновенно вскипает. Потом пузырьки схлопываются, а температура-то никуда не девается! Перегретый пар шарахает донышко бутылки и донышко отлетает.
Именно так и должно происходить изучение физики. Во-первых, с байками и наглядными примерами, а во-вторых, с возможностью их детально обсудить. Физика - дисциплина очень насыщенная, погружаться в материал тяжело. И я ценю факторы, которые делают погружение легче.
- В обычных условиях - не сжимаются, - откликается партнёр. - Только при высоких скоростях. Проще всего сжатие жидкостей объяснять на металлическом стержне длиной до Луны…
Из последующей тирады я узнала следующее.
Представим себе металлический стержень длиной до Луны. Если с одного конца стержня приложить давление - причём немалое, молекулы надо разогнать до скорости несколько километров в секунду - то на стержне появится горб, сигнализирующий, где сейчас находится волна, созданная ударом. Давление заставляет молекулы придвинуться ближе друг к другу, чем они, молекулы, хотели бы; первые молекулы толкают соседок, те толкают следующих, а инициаторки тем временем возвращаются на привычное место; так волна и катится, но увидеть её в привычной человеческой повседневности невозможно, потому что всё происходит слишком быстро. Скорость несколько километров в секунду на шкале метров всё равно что мгновенна.
Любое приложенное воздействие, в том числе давление, распространяется через взаимодействие молекул. Пока нет взаимодействия - нет и сопротивления. Пока нет сопротивления - нет и изменения состояния.
Жидкость отличается от твёрдого тела тем, что молекулы в ней не уложены в кристаллическую решётку, и, соответственно, менее повязаны, более разболтаны и могут меняться местами. Сжатие жидкости возможно за счёт того, что у молекул занимает чуточку больше времени, чтобы долететь до соседок и толкнуть их. Чтобы сжимать жидкость, нужно сжимать её быстрее, чем молекулы летят. В обычной жизни мы не оперируем такими скоростями и такой силой, поэтому для повседневных реалий жидкости всё равно что несжимаемые.
Всю это прелесть Витька подбил рассказом про фокус с пивной бутылкой, полной воды. Если хлопнуть по горлышку с определённой силой и резкостью, у бутылки отлетит дно. Это потому, что вибрация в стекле (твёрдый материал) распространяется быстрее, чем в воде (жидкость). Соответственно, дно бутылки успевает дёрнуться, а слой воды поверх него - ещё нет. И тогда происходит космическое безумие. Между дном и водой образуются пузырьки вакуума. Вода при соприкосновении с вакуумом мгновенно вскипает. Потом пузырьки схлопываются, а температура-то никуда не девается! Перегретый пар шарахает донышко бутылки и донышко отлетает.
Именно так и должно происходить изучение физики. Во-первых, с байками и наглядными примерами, а во-вторых, с возможностью их детально обсудить. Физика - дисциплина очень насыщенная, погружаться в материал тяжело. И я ценю факторы, которые делают погружение легче.
