Non è più necessario andare in laboratorio per assistere a qualcosa di straordinario. Hai solo bisogno di accendere il computer e guardare un video su un argomento di interesse.
Ecco alcuni fenomeni interessanti e le teorie scientifiche dietro di essi.
Il principe Rupert cade
Le gocce del principe Rupert hanno affascinato gli scienziati per centinaia di anni. Nel 1661, alla Royal Society di Londra fu presentato un articolo su questi strani oggetti, simili a girini di vetro. Le gocce prendono il nome dal principe Ruperto del Reno, che per primo le presentò a suo cugino, il re Carlo II. Ottenuti quando goccioline di vetro fuso cadono nell'acqua, mostrano proprietà strane se esposte a forza. Colpisci il blob Prince Rupert con un martello all'estremità arrotondata e non succede nulla. Tuttavia, con il minimo danno alla sezione della coda, l'intera gocciolina esplode all'istante. Il re era interessato alla scienza e quindi chiese alla Royal Society di spiegare il comportamento delle gocce.
Gli scienziati erano in un vicolo cieco. Ci sono voluti quasi 400 anni, ma gli scienziati moderni armati di telecamere ad alta velocità sono stati finalmente in grado di vedere le goccioline esplodere. Si può vedere un'onda d'urto che viaggia dalla coda alla testa a una velocità di circa 1,6 km / s quando lo stress viene rilasciato. Quando una goccia di Prince Rupert colpisce l'acqua, lo strato esterno diventa solido mentre il vetro interno rimane fuso. Quando il vetro interno si raffredda, si restringe di volume e crea una struttura robusta, rendendo la testa a caduta incredibilmente resistente ai danni. Ma non appena la coda più debole si rompe, la tensione viene rilasciata e l'intera goccia si trasforma in una polvere fine.
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Movimento leggero
La radioattività è stata scoperta quando si è scoperto che c'era un qualche tipo di radiazione che poteva illuminare le lastre fotografiche. Da allora, le persone hanno cercato modi per studiare le radiazioni al fine di comprendere meglio questo fenomeno.
Uno dei modi più antichi e allo stesso tempo più interessanti era creare una telecamera per la nebbia. Il principio di funzionamento della camera di Wilson è che le goccioline di vapore si condensano attorno agli ioni. Quando una particella radioattiva passa attraverso la camera, lascia una scia di ioni sul suo percorso. Quando il vapore si condensa su di essi, puoi osservare direttamente il percorso che la particella ha percorso.
Oggi, le camere della nebbia sono state sostituite da strumenti più sensibili, ma un tempo erano vitali per la scoperta di particelle subatomiche come il positrone, il muone e il kaone. Le telecamere antinebbia oggi sono utili per visualizzare vari tipi di radiazioni. Le particelle alfa mostrano linee corte e pesanti, mentre le particelle beta hanno linee più lunghe e sottili.
Liquidi superfluidi
Tutti sanno cos'è un liquido. E i superfluidi sono molto di più. Quando mescoli un liquido come il tè in una tazza, puoi ottenere un vortice vorticoso. Ma dopo pochi secondi, l'attrito tra le particelle di fluido interromperà il flusso. Non c'è attrito in un liquido superfluido. E il liquido superfluido misto nella tazza continuerà a ruotare per sempre. Questo è lo strano mondo dei superfluidi.
In modo simile si possono costruire fontane che continueranno a funzionare senza sprecare energia, perché in un liquido superfluido nessuna energia viene persa per attrito. Sapete qual è la proprietà più strana di queste sostanze? Possono fuoriuscire da qualsiasi contenitore (purché non sia infinitamente alto) perché la mancanza di viscosità consente loro di formare uno strato sottile che ricopre completamente il contenitore.
Per coloro che cercano di giocare con un liquido superfluido, ci sono alcune cattive notizie. Non tutte le sostanze chimiche possono assumere questo stato. E questi pochi sono in grado di farlo solo a temperature vicine allo zero assoluto.
Onda di ghiaccio
Il lago ghiacciato può essere un posto fantastico da guardare. Quando il ghiaccio si rompe, i suoni possono echeggiare sulla superficie. Guardando in basso, puoi vedere gli animali che sono congelati e intrappolati in una trappola di ghiaccio. Ma forse la caratteristica più sorprendente del lago ghiacciato è la formazione di onde di ghiaccio che cadono sulla riva.
Se, quando il serbatoio si congela, solo lo strato superiore diventa solido, è possibile che inizi a muoversi. Se un vento caldo soffia su un lago, l'intero strato di ghiaccio può iniziare a muoversi. Ma deve andare da qualche parte.
Quando il ghiaccio raggiunge la riva, l'attrito improvviso e lo stress lo fanno collassare e accumularsi. A volte queste onde di ghiaccio possono raggiungere diversi metri e viaggiare sulla terra. Lo scricchiolio dei cristalli che compongono la calotta di ghiaccio crea un inquietante suono di solletico vicino alle onde di ghiaccio, come un migliaio di vetri rotti.
Onda d'urto vulcanica
Un'eruzione vulcanica è quasi l'esplosione più potente che gli esseri umani possano vedere sulla Terra. In pochi secondi, l'energia equivalente a diverse bombe atomiche può lanciare nell'aria migliaia di tonnellate di rocce e detriti. È meglio non essere troppo vicini quando questo accade.
Tuttavia, alcune persone sono interessate a queste cose e si fermano vicino al vulcano in eruzione per registrarne un video. Nel 2014 c'è stata un'eruzione di Tavurvura in Papua Nuova Guinea. Fortunatamente per noi, c'erano persone lì per filmarlo. Quando il vulcano è esploso, si poteva vedere l'onda d'urto salire tra le nuvole e lateralmente verso l'osservatore. Travolse la barca come un tuono.
L'esplosione che ha causato l'onda d'urto è stata probabilmente causata dall'accumulo di gas all'interno del vulcano mentre il magma ne bloccava l'uscita. Con il rilascio improvviso di questo gas, l'aria circostante si è compressa, generando un'onda che si è diffusa in tutte le direzioni.
Fulmine vulcanico
Quando nel 79 d. C. ci fu un'eruzione del Vesuvio, Plinio il Giovane notò qualcosa di strano in questa esplosione: "C'era un'oscurità fortissima, che diventava sempre più terrificante a causa dei fantastici bagliori di fiamma, simili a fulmini".
Questa è la prima menzione registrata di fulmini vulcanici. Quando un vulcano solleva una nube temporalesca di polvere e rocce nel cielo, enormi fulmini sono visibili intorno ad esso.
I fulmini vulcanici non si verificano con ogni eruzione. È causato dall'accumulo di carica.
Nel calore di un vulcano, gli elettroni possono essere facilmente lanciati via dall'atomo, creando così uno ione caricato positivamente. Gli elettroni liberi vengono quindi trasferiti quando le particelle di polvere si scontrano. E si uniscono ad altri atomi, formando ioni caricati negativamente.
A causa delle diverse dimensioni e velocità con cui si muovono gli ioni, diventa possibile che una carica si accumuli nel pennacchio di cenere. Quando la carica è abbastanza alta, produce lampi incredibilmente veloci e caldi, come si vede nel video sopra.
Levitazione delle rane
Ogni anno ci sono vincitori del Premio Shnobel per la ricerca che "fa ridere prima le persone e poi pensare".
Nel 2000, Andrey Geim ha ricevuto il Premio Shnobel per aver fatto volare una rana con i magneti. La sua curiosità divampò mentre versava dell'acqua direttamente nella macchina con potenti elettromagneti attorno ad essa. L'acqua si è attaccata alle pareti del tubo e le gocce hanno persino cominciato a volare. Geim ha scoperto che i campi magnetici possono agire sull'acqua abbastanza forte da superare l'attrazione gravitazionale della Terra.
Il gioco è passato dalle goccioline d'acqua agli animali vivi, comprese le rane. Potrebbero levitare a causa del contenuto di acqua nel corpo. A proposito, lo scienziato non esclude una possibilità simile in relazione a una persona.
La disillusione per il Premio Nobel è diminuita un po 'quando Geim ha ricevuto un vero Premio Nobel per la sua partecipazione alla scoperta del grafene.
Flusso laminare
Potete separare i liquidi misti? È abbastanza difficile farlo senza attrezzature speciali.
Ma risulta possibile in determinate condizioni.
Se versi il succo d'arancia nell'acqua, è improbabile che tu abbia successo. Ma usando lo sciroppo di mais colorato, come mostrato nel video, puoi fare proprio questo.
Ciò è dovuto alle proprietà speciali dello sciroppo come liquido e al cosiddetto flusso laminare. Questo è un tipo di movimento all'interno dei fluidi in cui gli strati tendono a muoversi in una direzione senza mescolarsi.
Questo esempio è un tipo speciale di flusso laminare noto come flusso di Stokes, in cui il fluido utilizzato è così denso e viscoso che difficilmente consente alle particelle di diffondersi. Le sostanze vengono miscelate lentamente, quindi non c'è turbolenza che mescolerebbe effettivamente le goccioline colorate.
Sembra che i coloranti si mescolino solo perché la luce passa attraverso gli strati che contengono i singoli coloranti. Cambiando lentamente la direzione del movimento, puoi riportare i coloranti nella loro posizione originale.
Vavilov - Effetto Cherenkov
Potresti pensare che niente si muova più velocemente della velocità della luce. In effetti, la velocità della luce sembra essere il limite in questo universo che nulla può rompere. Ma questo è vero finché parli della velocità della luce nel vuoto. Quando penetra in qualsiasi mezzo trasparente, rallenta. Ciò è dovuto al fatto che la componente elettronica delle onde elettromagnetiche di luce interagisce con le proprietà ondulatorie degli elettroni nel mezzo.
Si scopre che molti oggetti possono muoversi più velocemente di questa nuova velocità della luce più lenta. Se una particella entra nell'acqua a una velocità del 99% della velocità della luce nel vuoto, raggiunge la luce, che si muove nell'acqua a una velocità del 75% della velocità della luce nel vuoto. E possiamo davvero vedere come succede.
Quando una particella passa attraverso gli elettroni del mezzo, la luce viene emessa poiché distrugge il campo degli elettroni. Quando viene lanciato, un reattore nucleare in acqua si illumina di blu perché espelle elettroni esattamente a velocità così elevate, come si vede nel video. L'inquietante bagliore delle sorgenti radioattive è più affascinante di quanto la maggior parte delle persone pensi.
