Від фізики ідеального бургера до настільної гри, натхненної синхротроном, цього року у фізиці було чимало химерних історій. Ось наша добірка з 10 найкращих без певного порядку.
Алмаз: гра
Синхротрони та деякі настільні ігри мають принаймні один спільний аспект: у них все обертається по колу. Марк Бешам і Клер Мюррей з британського синхротрона Diamond Light Source і Метью Данстан з Кембриджського університету побачив паралелі та створив «Diamond: The Game». Гра, яка підходить для всіх віком від 10 років і старше, займає не більше півгодини, щоб грати в ролі дослідника в Diamond. Відвідуючи різні лінії променів, просуваючись навколо дошки, учасники дізнаються про різноманітність наук, які проводяться в закладі, включаючи фізику, хімію, культурну спадщину тощо. Гру протестували понад 200 студентів, і вона була випущена онлайн як безкоштовна для друку у 2020 році. З того часу в Diamond грали понад 14,000 30 гравців у понад 2 країнах світу. Чи робить це застрягання на лінії світла о XNUMX:XNUMX більш стерпним, залишається під сумнівом.
У собачій будці
Аукціонний будинок Наприкінці лютого Christie's провів щорічний розпродаж рідкісних і незвичайних метеоритів. Серед 66 лотів був 15-грамовий уламок метеорита Вінчкомб, який у 2021 році став найбажанішим каменем у Великобританії після того, як його побачили в небі над містом Котсуолд. Він був проданий за крутих 30,240 1.7 доларів, тоді як менший фрагмент вагою 12,600 г коштував 2019 18 доларів. Ще одним предметом з молотка став метеорит, який у квітні 70 року утворив 40,000-сантиметрову діру в окисленому жерстяному даху собачої будки в Агуас-Саркас, Коста-Ріка. Його мешканець, німецька вівчарка Рокі, вижив неушкодженим. Метеорит, який вразив розплідник, який на 60,000% покритий «корою синтезу», мав орієнтовну ціну в 21,240 4–300,000 44,100 доларів, але в кінцевому підсумку коштував невтішні XNUMX XNUMX фунтів. Але це був не найбільш незвичайний предмет. «Лот XNUMX» — сама собача будка, розміщена на штучній траві разом із помаранчевою мискою для собаки. Орієнтовна ціна лота становила XNUMX XNUMX доларів, і хоча він коштував мізерні XNUMX XNUMX доларів, цього, ймовірно, достатньо, щоб купити Рокі гарний новий будинок.
Ось ваш шанс кохання
Наприкінці 2020 року фізик Стівен Вудінг створив онлайн-ресурс, щоб переконати «плоскоземельців», що Земля має форму кулі, а не диск. Цього року Вудінг повернувся з новим проектом про щось таке ж складне – пошук ваших шансів на любов. Вийшов незадовго до Дня Святого Валентина, Калькулятор рівнянь Дрейка для любові є адаптацією відомого рівняння Дрейка, яке оцінює кількість інопланетних цивілізацій у нашій галактиці, з якими ми могли б спілкуватися. Калькулятор кохання, створений за допомогою дослідника даних Ріяка де Вета, просить користувачів ввести своє місцезнаходження, соціальні навички та привабливість, а також віковий діапазон потенційних партнерів і те, чи мають вони вищу освіту. Потім результат порівнюється з можливістю існування інопланетної цивілізації в межах 1000 світлових років від Землі. — сказав Вудінг Світ фізики що його власні шанси знайти кохання в 2.1 рази вищі, ніж можливість інопланетного життя. Можливо, він трохи вибагливий?
Юрська гонка
Чи зміг ямайський спринтер Усейн Болт подолати 400-кілограмового динозавра в спринті на 100 метрів? Ймовірно, ви раніше не задавалися цим питанням, але Скотт Лі, фізик з Університету Толедо в Огайо, думав, що його учням було б непогано розв’язати цю задачу. Щоб перегони були чесними, Лі обирає динозавра теропода Dilophosaurus wetherilli оскільки вважається, що його максимальна швидкість бігу становила близько 10 м/с, що лише трохи перевищує світовий рекорд Болта (9.58 с), який він встановив у спринті на 100 м на Чемпіонаті світу з легкої атлетики 2009 року в Берліні. Використовуючи поняття 1D-кінематики та чисельних методів, студенти виявили, що прискорення Болта на старті залишить дилофозавра в пилу, а легендарний спринтер виграє гонку з добрими двома секундами запасу. Враховуючи, що дилофозавр мав гострі як бритва кігті та здатність випльовувати отруту на свою молитву (як виявив у фільмі злодій ДНК Денніс Недрі Парк Юрського періоду), ми вважаємо, що Болт – у будь-якій гіпотетичній гонці – мав би багато мотивації побити власний рекорд.
Заплутана казка
Уявіть, що ви можете вижити, охолодивши майже до абсолютного нуля. Це те, що можуть робити крихітні організми, які називаються тихохідними, але чи можуть ці милі на вигляд «водяні ведмеді» мати в своєму рукаві ще один трюк із низькою температурою? Знайти, Міжнародна група фізиків охолодила тихохідний пристрій до температури нижче 10 мК а потім використав його як діелектрик у конденсаторі, який сам був частиною надпровідного трансмон-кубіта. Потім дослідники обплутали кубіт – тихохідний і все інше – іншим надпровідним кубітом, перш ніж розігріти тихохідний і вивести його з латентного стану життя, який називається криптобіозом. Деякі фізики, однак, не переконані. «Це не заплутування в будь-якому значущому сенсі», — сказав фізик з Університету Райса Дуглас Нательсон. зазначив у своєму блозі. Незалежно від того, досягли дослідники квантової заплутаності чи ні, вони точно встановили рекорд екстремальних умов, які може вижити складна форма життя, коли тихохідна тварина проводить 420 годин при температурах нижче 10 мК і тиску 6 × 10-6 мбар.
Тримаючи кришку на ньому
Закривання кришки вашої улюбленої коробки для настільної гри може зайняти деякий час, оскільки вона ковзає по основі, щоб закритися. Цю так звану «телескопічну» картонну коробку, у якій кришка ледве перекриває основу, зазвичай використовують для зберігання або транспортування різноманітних предметів від настільних ігор і взуття до мобільних телефонів. Такі ящики дешеві у виготовленні, і хоча економічні та екологічні аспекти були добре вивчені, фізика ніколи. Щоб виправити провину, Джолет де Руйтер з Університету Вагенінгена та його колеги провели експерименти на комерційно доступних коробках і 3D-друкованих моделях, щоб дослідити динаміку рідини кришки коробки, що розсувається. Дослідники використали потік рідини з низьким числом Рейнольдса, щоб вивести теорію про потік тонкої плівки повітря в зазорі між кришкою та основою. Потім вони порівняли це з експериментами, щоб виявити, що найшвидший спосіб закриття кришки коробки полягає не в звичайній прямій конфігурації кришки-основи, а в тому, щоб кришка мала невеликий кут – лише кілька градусів – відносно вертикальної основи. Якщо цей дизайн коли-небудь потрапить на полиці, ми можемо подякувати дослідникам за нестандартне мислення.
Зробимо твіст
Коли справа доходить до їжі Oreo, деякі з нас не можуть встояти перед тим, щоб не розкрутити два бісквіти та злизати начинку. Це тому, що більша частина – якщо не вся – начинки прилипає до того чи іншого печива. Крістал Оуенс, аспірантка Массачусетського технологічного інституту, дослідила фізику того, як відбувається це таємниче роз’єднання. Вона та її колеги створили «оерометр» — реометр, який захоплює два бісквіти та повертає печиво, поки воно не розділиться на дві частини. Вони це підтвердили начинка завжди потрапляє на одне печиво, що означає, що ефект не залежить від того, як саме скручено Oreo. Обсяг наповнення також не впливає на процес відокремлення, хоча те, що має значення, так це швидкість скручування, повільне скручування краще для чистого розриву. На жаль, дослідження не пояснює, чому начинка завжди опиняється з одного боку, хоча Оуенс вважає, що це може бути пов’язано з тим, як виготовляються Oreo. Так, а як щодо заварних кремів?
Fizz стає надзвуковим
Відкрити пляшку хорошого шампанського — одна з найбільших насолод у житті, а також процес, який включає багато фізичних навантажень. Gérard Liger-Belair з Університету Реймса Шампань-Арденни та його колеги навчався детальніше про процес відкупорювання, зокрема про те, що відбувається через кілька мілісекунд після відкриття пляшки. У 2019 році дослідження групи вперше показали утворення ударних хвиль в рідині під час лопання пробки. Спираючись на цю роботу, команда виявила, що послідовність нормальних і похилих ударних хвиль поєднується, щоб утворити «ударні ромби» — візерунки кілець, які зазвичай можна побачити в шлейфах вихлопних газів ракет. Це призводить до того, що газова суміш витікає з пляшки з надзвуковою швидкістю. «Наша стаття розгадує несподівані та прекрасні моделі течії, які ховаються прямо під нашим носом щоразу, коли відкорковується пляшка шампанського», — каже Лігер-Белер. «Хто міг уявити складні та естетичні явища, приховані за такою звичайною ситуацією, з якою стикається кожен із нас?» Ми піднімемо за це келих.
Фізика ідеального бургера
Як найефективніше приготувати гамбургер чи стейк на грилі – перевернути м’ясо один раз чи кілька разів? Деякі кухарі вважають, що вам слід перевернути лише один раз, оскільки багаторазове виконання означатиме менше підрум’янювання, а отже, і смаку. Інші, однак, стверджують, що регулярне перевертання призводить до більш рівномірного приготування, а також приблизно на 30% швидше, враховуючи, що кожна поверхня м’яса піддається нагріванню відносно рівномірно та має менше часу для охолодження. Математик Жан-Люк Тіффо з університету Вісконсіна в США створив «просту» модель щоб продемонструвати цей швидкий час приготування перевернутого м’яса. Припускаючи, що гамбургер — це нескінченна тонка плита і має симетричні термічні властивості — тобто однакові вгорі та внизу — він використав рівняння 1D тепла, щоб виявити, що одноразове перевертання пиріжки призводить до кінцевого часу приготування приблизно 80 секунд. Це падає для кожного наступного перевертання, так що 20 перевертань призводять до 20% скорочення часу приготування. Доводячи модель Тіффо до математичної крайності, гамбургер можна приготувати за 63 секунди, якщо ви перевертаєте його нескінченно багато разів. Це кине виклик навіть найдосвідченішим грилерам.
За вівцею, за мною
Що спільного між дзюрчанням шпаків, рухом мікроорганізмів і зупинкою та пуском руху на жвавій автомагістралі? Усі вони є прикладами колективного руху, дослідженого фізиками – і тепер ви можете додати до списку отару овець. Фернандо Перуані з Університету Лазурного берега в Ніцці, Франція, очолив дослідження, яке вивчало роль «лідерів» і «послідовників» у русі отар овець. Його команда поєднала спостереження за зграєю з математичними моделями, щоб показати, що колективний рух овець регулюється як рухом тварини-лідера, так і тим, як реагують інші тварини в отарі. Перуані та його банда також виявили, що окремі вівці чергуються між лідерами та послідовниками, здавалося б, випадковим чином. Команда прийшла до висновку, що колективний рух овець регулюється як ієрархічними, так і демократичними процесами в отарі. Ти спершу пригони його сюди.
Ви можете бути впевнені, що наступний рік підкине неабияку частку дивних історій зі світу фізики. Побачимось наступного року!
