Die mysteriöse Physik 7 alltägliche Dinge

Intro

Physiker haben herausgefunden, einige extrem feine Details des Universums, aus dem Umkreis von schwarzen Löchern auf das Verhalten der subatomaren Teilchen, die keiner von denen wir selbst sehen können. Vielleicht überrascht es Sie zu lernen, dann, dass sie Erklärungen fehlen (oder haben sie erst vor kurzem gestolpert) für viele gemeinsame Phänomene, die wir im täglichen Leben beobachten.

Wie Sie auf den folgenden Folien erlernen, möglicherweise einige der geheimnisvollsten Dinge von allen denen, die auf den ersten Blick, banal erscheinen.

Muttern

Vielleicht ist Ihnen aufgefallen, dass in Schüsseln mit gemischten Nüssen, scheinen die Paranüsse immer obenauf sitzt. Dies wird als "Paranuss-Effekt" bezeichnet, und das scheinbar banale Phänomen ist tatsächlich eines der größten ungelösten Rätsel der Vielteilchen-Physik die Wissenschaft, die große Mengen von interagierenden Objekten beschreibt.

Bei einem Sortiment von Dingen (Muttern, Ablagerungen oder andere Gegenstände in verschiedenen Größen sie seien) steigen größere Stücke nach oben im Laufe der Zeit trotz ihrer größeren Gravitas, während kleinere Objekte sind in der Regel niedriger in den Haufen im Laufe der Zeit sinken. Vielleicht ist die kleine Dinge durch Risse rieselt. Konvektion können auch eine Rolle spielen, wie Kondensation aus kleineren Teilchen könnte. All diese Möglichkeiten und ein paar mehr wahrscheinlich dazu beitragen, die Paranuss-Effekt, aber niemand weiß, welche, oder in welchem Umfang also keine erfolgreiche Computer-Simulationen des Phänomens stattgefunden haben.

Nicht nur Mutter Hersteller, sondern auch Physiker, Astronomen und Geologen alle davon profitieren würde ein Verständnis der Wirkung, also das nächste Mal Sie essen Nüssen oder Müsli, oder Fischen die Krümel aus dem Boden einer Schüssel Doritos, versuchen Sie, betrachten die Physik beteiligt.

Schaum

Hatte heute einen Schaumbad? Vielleicht nicht, aber Sie haben wahrscheinlich rasiert, wusch Geschirr, hatte einen Latte oder ein Bier, oder, wenn Sie Glück haben, ein Stück Kuchen, garniert mit einem Hauch Sahne gegessen.

Wir begegnen Schaum so oft, dass nur wenige von uns einen zurück Schritt und völlig schätzen, wie seltsam das Zeug wirklich ist. Zunächst einmal folgendes: ist Schlagsahne eine solide, eine Flüssigkeit oder ein Gas?

Laut Douglas Durian, Professor für Physik an der UCLA, sind Schaumstoffe in der Regel 95 Prozent Gas und 5 Prozent Flüssigkeit. Diese summieren sich irgendwie sie bestimmte Eigenschaften von Festkörpern, zu geben. Das Gas im Schaum trennt die Flüssigkeit um eine Matrix von kleinen Bläschen bilden, und wenn die Bläschen Flüssigkeit Wände stabil genug sind, kann der Schaum manchmal seine Form halten.

Allerdings gibt es keine Formel für die Vorhersage genau wie steif oder schlammigen ein Schaum wird anhand der Größe ihrer Blasen oder die Menge der Flüssigkeit, die es enthält. "Die Physik der Schaum schlecht verstanden wird," sagte Durian NASA Wissenschaft.

Eis

Ein Jahrhundert und eine Hälfte der wissenschaftlichen Untersuchung ist noch nicht festzustellen, warum Eis nach unten fallen lassen. Wissenschaftler sind sich einig, dass eine dünne Schicht flüssigen Wassers auf festem Eis bewirkt, dass seine Glätte und einer Flüssigkeit Mobilität macht es schwierig, weitergehen, auch wenn die Schicht dünn ist. Aber es gibt keinen Konsens darüber, warum Eis, im Gegensatz zu den meisten anderen Feststoffen solche Schicht.

Theoretiker haben spekuliert, dass es möglicherweise den Akt der rutschen die Kontaktaufnahme mit dem Eis, das seine Oberfläche schmilzt. Andere denken, dass die flüssige Schicht gibt, bevor die Pantoffel jemals kam, und irgendwie durch die inhärente Bewegung der Oberflächenmoleküle erzeugt wird.

Wir wissen, dass Sie suchen jemanden oder etwas zu tadeln, wie Sie es auf den Boden rauchende liegen, aber die Jury leider noch nicht auf diesen einen ist. [Die überraschend merkwürdige Physik Wasser]

Getreide

Sie können oder möglicherweise nicht habe mich gefragt, warum Ihr Frühstücks-Cerealien tendenziell verklumpen oder Klammern sich an den Seiten eine Schüssel Milch. Cheerios Wirkung von Wissenschaftlern genannt, gilt dieses Aufhäufung Phänomen für alles, was schwimmt, einschließlich kohlensäurehaltige Limonade Luftblasen und Haarpartikel im Wasser nach einem Morgen rasieren.

Dominic Vella, ein Student an der Universität Cambridge und Lakshminarayanan Mahadevan, ein Mathematiker an der Harvard University, waren die ersten, die Wirkung in Bezug auf einfache Physik zu erklären, die sie, in einem 2005 Papier Taten. Cheerios Wirkung, sie bewiesen, Ergebnisse aus der Geometrie der Oberfläche einer Flüssigkeit.

Oberflächenspannung macht die Milch Oberfläche Höhle in leicht in der Mitte der Schüssel. Weil Wassermoleküle in der Milch Glas angezogen sind, Kurven die Milchoberfläche nach oben um die Schüssel-Rand. Aus diesem Grund Stücke von Getreide in der Nähe des Kante Schwimmers nach oben entlang der Kurve erscheinen, als ob sie an den Rand festhalten sind.

Auch Dellen schweben in der Mitte der Schüssel Müsli Oberflächenspannung, die Milchoberfläche, ein erfrischendes Bad in ihm zu schaffen. Wenn zwei Stücke von Getreide Touch, ihre zwei Dellen eine, und, in ihm ruhen werden, halten sie zusammen.

Magnete

Magnete: ziemlich seltsam, nicht wahr? Was ist los mit ihnen?

Jearl Walker, Physikprofessor an der Cleveland State University und Co-Autor des weit verbreiteten Lehrbuchs "Grundlagen der Physik" (Wiley, 8. Auflage 2007), erklärt, dass magnetische Felder natürlich nach außen von der elektrisch geladenen Teilchen Strahlen, die Atome vor allem Elektronen bilden.

Normalerweise abbrechen in der Materie, die Magnetfelder der Elektronen Punkt in verschiedene Richtungen einander heraus. (Dies ist, warum die Elektronen im Körper dazu führen, nicht Sie dass sich an Ihren Kühlschrank zu halten, wenn Sie vorbeigehen.) Aber wann die Magnetfelder die Elektronen in einem Objekt in die gleiche Richtung ausgerichtet, wie in vielen Metallen (und natürlich auch in Magneten), tritt ein Netto magnetisches Feld erzeugt. Dies übt eine Kraft auf andere magnetische Objekte entweder anziehen oder abstoßen sie abhängig von der Richtung des eigenen magnetischen Feldern.

Leider ist es im Wesentlichen unmöglich, versuchen, Magnetismus auf einer tieferen Ebene zu verstehen. Wenn Physiker ausgedacht haben eine Theorie namens "Quantum Mechanics", die sehr genau erklärt das Verhalten der Partikel einschließlich ihren Magnetismus es gibt keine Möglichkeit, intuitiv zu verstehen, was die Theorie wirklich bedeutet.

Physiker Fragen sich: Warum haben Teilchen Strahlen Magnetfelder, was sind magnetische Felder und warum sie immer zwischen zwei Richtungen, was Magnete ihre Nord- und Südpol ausrichten? "Wir beobachten nur, dass wenn Sie ein geladenes Teilchen bewegen machen, ein magnetisches Feld und zwei Pole schafft. Wir wissen wirklich nicht, warum. Es ist nur eine Eigenschaft des Universums und die mathematischen Erklärungen sind nur Versuche, durch die "Hausaufgabe" der Natur immer und immer die Antworten"Walker erzählt die Geheimnisse des Lebens wenig.

Statische

Statische Dämpfer sind so geheimnisvoll wie sie unangenehm sind. Was wir wissen ist dies: sie entstehen, wenn ein Übermaß an entweder Positive oder negativer Ladung baut auf der Oberfläche des Körpers, entladen, wenn Sie etwas berühren und verlassen Sie neutralisiert. Alternativ können sie auftreten, wenn statische Elektrizität auf etwas anderes eine Türklinke aufbaut, sagen, welche Sie dann berühren. In diesem Fall sind Sie die anfallenden Gebühren Ausfahrt Route.

Aber warum der Aufbau? Es ist unklar. Die häufige (und wahrscheinlich teilweise richtige) Erklärung sagt, dass, wenn zwei Objekte zusammen reiben, Reibung die Elektronen aus den Atomen in eines der Objekte klopft, und diese dann auf die zweite, so dass das erste Objekt mit einem Überschuss an positiv geladenen Atomen und geben die zweite ein Überschuss an negativen Elektronen bewegen. Beide Objekte (sagen, Ihr Haar und eine Wollmütze) werden statisch berechnet. Aber warum Elektronen fließen von einem Objekt zum anderen, anstatt in beide Richtungen?

Dies nie befriedigend erklärt, und eine aktuelle Studie der Northwestern University Forscher Bartosz Grzybowski festgestellt, dass es möglicherweise gar nicht der Fall. Wie in der Juni-Ausgabe der Zeitschrift Science festgestellt Grzybowski, dass Flecken von beiden überschüssige positive und überschüssige negative Ladung auf statisch aufgeladene Objekte vorhanden sind. Er fand auch, dass die gesamte Moleküle schien zwischen Objekten zu migrieren, da sie zusammen gerieben werden.

Klar, ist die Erklärung von statischen ändern.

Regenbogen

Regenbogen-Form als Sonnenlicht strahlt auf Tröpfchen von Feuchtigkeit in der Erdatmosphäre. Die Tropfen wirken wie Prismen, "rekonstruieren" oder die Trennung von Licht in seine Farben und schicken sie ab bei einer Reihe von Winkeln zwischen 40 und 42 Grad aus der Richtung gegenüber der Sonne schießen.

Regenbögen sind natürlich nicht mehr wissenschaftlich geheimnisvoll. Sie ergeben sich aus der Art und Weise Licht kugelförmigen Tropfen durchläuft: Es wird zuerst gebrochen, in jedem Tropfen Oberfläche, von der Rückseite der Tropfen reflektiert und wieder gebrochen, als es die Tropfen mit alle diese Rebounds, indem es seine endgültige Winkelrichtung verlässt. Diese Erklärung ist seit den Tagen des 17. Jahrhunderts Physiker Isaac Newton bekannt. [Warum erreichen nicht wir das Ende des Regenbogens?]

Aber stell dir vor wie mystische Regenbogen würde bis dahin gewirkt haben! Denn sie so schön sind und so unerklärlich waren, wurden sie in vielen frühen Religionen vorgestellt. Im antiken Griechenland galten beispielsweise Regenbögen werden die Wege von den Boten der Götter gemacht, als sie zwischen Himmel und Erde reiste.

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