Вивчайте фізику
Короткі статті про поняття з посиланнями, щоб перевірити ідеї в інтерактивних моделюваннях.
Статті про поняття
Рух снаряда: пояснення
Коли ви кидаєте м'яч, б'єте по футбольному м'ячу так, що він летить у повітря, або стріляєте з гармати, отримана траєкторія — одна з найбільш впізнаваних форм у фізиці: парабола. Рух тіла, кинутого під кутом до горизонту, аналізують, розбиваючи рух об'єкта на дві повністю незалежні складові — сталу горизонтальну швидкість і вертикальну швидкість, яку гравітація безперервно прискорює донизу. Жодна зі складових «не знає» про іншу; саме розгляд їх окремо, а потім повторне об'єднання результатів дає змогу точно передбачити, як далеко пролетить тіло, скільки часу воно перебуватиме в повітрі та на яку висоту підніметься, використовуючи лише базову кінематику.
Закон Ома та кола постійного струму
Кожне коло, яке ви збираєте — від простого ліхтарика до зарядного пристрою для телефона, — спирається на ті самі три величини: з якою силою «штовхає» батарея (напруга), скільки заряду в результаті тече (сила струму) і наскільки сильно компоненти на шляху опираються цьому потоку (опір). Для омічних ділянок, закон Ома, V = IR, пов’язує їх настільки простою пропорційною залежністю, що поведінку кола можна передбачити звичайною арифметикою, і саме на ньому ґрунтується будь-яка складніша техніка аналізу кіл, яка йде далі — від послідовних і паралельних з'єднань до кіл змінного струму, що використовуються в реальній електроніці.
Фотоелектричний ефект
Освітіть поверхню металу, і за належних умов вона почне викидати електрони — результат, який вперто здавався дивним, коли класична фізика намагалася його пояснити. Хвильова теорія дев'ятнадцятого століття передбачала, що тьмяніше світло теж має вибивати електрони, тільки повільніше, якщо дати достатньо часу для накопичення енергії. Реальні експерименти показали протилежне: нижче різкої порогової частоти жодна інтенсивність і жодне очікування не дають жодного електрона, тоді як навіть найслабше світло вище цієї частоти вибиває електрони миттєво. Пояснення Ейнштейна 1905 року — що саме світло надходить дискретними порціями енергії, пізніше названими фотонами, — розв'язало цю загадку і стало одним із засадничих результатів квантової механіки, за що він отримав Нобелівську премію з фізики 1921 року.
Стоячі хвилі на струні
Смикніть струну гітари, дмухніть у шийку пляшки або струсіть скакалку з потрібною швидкістю — і ви побачите те саме явище: дві хвилі, що поширюються в протилежних напрямках уздовж одного середовища, інтерферують, створюючи візерунок, який здається нерухомим, а не таким, що біжить. Це відбувається щоразу, коли хвиля відбивається від закріпленого або вільного кінця і накладається на власне відбиття — на більшості частот результатом є безладна суміш, але на певних резонансних частотах інтерференція «застигає» у чіткий, нерухомий візерунок із точок, які ніколи не рухаються (вузли), і точок, що коливаються між максимальними відхиленнями (пучності). Майже кожен музичний інструмент, від струнних до духових і барабанних мембран, покладається саме на цю поведінку, щоб створювати стійку висоту звуку.
Плавучість і закон Архімеда
Величезний сталевий вантажний корабель плаває, а маленька сталева монета тоне — той самий матеріал, але цілком різні наслідки, і пояснення пов'язане не лише з вагою. Будь-який предмет, занурений у рідину, витісняє частину цієї рідини, а рідина штовхає його назад угору із силою, що точно дорівнює вазі витісненого об'єму, — залежність, відкриту понад дві тисячі років тому Архімедом і досі викладену без змін як один із найдавніших кількісних законів фізики. Чи достатньо цієї виштовхувальної сили, щоб утримати предмет на плаву, залежить не лише від його ваги, а й від форми: корпус корабля витісняє величезний об'єм води відносно своєї ваги, тоді як суцільна монета витісняє дуже мало.