Archives
Як Архімед зміг підняти корабель однією рукою?
7 Жовтня, 2020
Ви коли-небудь розмірковували над тим, як саме Архімед зміг підняти корабель однією рукою?
Відповідь проста: «силою думки», а точніше, завдяки фізиці.
Тоді давайте розглянемо, яким чином йому це вдалось.
Давньогрецький вчений винайшов систему блоків – поліспаст. Це пристрій, який допомагає людям підіймати щось важке, не докладаючи багато зусиль, а також змінювати напрями сил. За структурою він складається з двох або більше шківів з мотузкою. Вони об’єднуються в блоки, а ті, в свою чергу, утворюють пари, таким чином, що один переміщується з вантажем, а інший – фіксується.
Так за рахунок чого нам стає легше виконувати роботу?
Механічна перевага – це так званий множник сили. Він збільшує зусилля, що докладаються. Виникають вони через те, що в рухомому шківі один кінець мотузки закріплений. Він компенсує частину сили, необхідної для переміщення об’єкта, передаючи її до опори.
Простіше кажучи, якщо ви прикріпите коробку вагою 100 Ньютонів до рухомого шківа, вам потрібно буде докласти тільки 50 Ньютонів сили, щоб перемістити вантаж, тому що рухомий шків збільшить вашу силу у 2 рази.
Не можна щось отримати, нічого не втративши. Тому, як свідчить «золоте правило механіки»: у скільки разів ми виграємо в силі, у стільки ж разів програємо у відстані.
Завдяки відкриттю Архімеда людство набуло вірного помічника на складі, на виробництві та в транспортній сфері.
Додаткову інформацію про види, типи, недоліки та призначення ви можете дізнатися тут: https://sciencing.com/mechanical-advantage-single-movable-pulleys-8713894.html
Вчені з Японії розробили нову технологію для виявлення раку
24 Вересня, 2020
Компанія Toshiba Corporation розробила унікальну технологію, що дозволяє виявити 13 видів раку, за допомогою лише одної краплі крові, з точністю 99%.
Метод діагностики розроблявся разом з Національним дослідницьким інститутом онкології і Токійським медичним університетом, де зараз відбувається тестування технології.
Розробка допоможе діагностувати рак на ранніх стадіях, коли його простіше вилікувати. Метод дозволяє вивчати типи та концентрацію молекул РНК, що виділяються в кров раковими клітинами.
В порівнянні з методами інших компаній, цей виграє в точності виявлення, часі, необхідному для аналізу, та ціні. За допомогою пристрою можна провести діагностику менше ніж за 2 години.
Тест буде використовуватись для діагностування раку шлунку, печінки, яєчників, молочних залоз та інших. В компанії заявляють що, можливо, пристрій буде використовуватись масово для медичних оглядів.
Компанія Rocket Lab успішно запустила ракету Electron
13 Вересня, 2020
Нещодавно компанія Rocket Lab успішно запустила ракету Electron з Нової Зепландії, вививши на орбіту супутник Sequoia, для спостереження за Землею.
Двохступенева надлегка ракета-носій Electron, що має висоту 18 м і вагу всього 1.2 тонни, розроблена спеціально для доставки на орбіту нано- і міні-супутників.
Запущений апарат Sequoia використовує радар з синтезованою апертурою (SAR), а не оптичні лінзи, для отримання якісних знімків Землі. В будь-яку погоду та час доби, він може виявити зміни на поверхні планети, з деталізацією менше ніж 0,5 м. Це буде використовуватись для безпеки, моніторингу інфраструктури, сільського господарства, а також швидкої реакції на стихійні лиха та допомоги рятувальним операціям.
За посиланням можна подивитися запис запуску ракети.
https://youtu.be/FPIhI5mRDRI?t=824
Британські фізики розробили надчутливий датчик, який здатний зважити пушинку
8 Червня, 2020
Надчутливі датчики тиску, у створенні яких використовується графен, можуть зважити навіть пушинку.
Британські фізики з Університету Сассекса розробили надчутливий датчик, який здатний зважити пушинку. Він виконаний з композитного полімерного матеріалу.
Даний матеріал здатний розтягуватися майже вдвічі. Він містить у своєму складі наночастинки графену і кремнійорганічний полімер PDMS.
Експериментальним шляхом було доведено, що при впливі на матеріал його опір змінювалося у 10 мільйонів разів – це рекордний показник. Датчик відреагував на зміну в тиску в 0,1% і зміг розтягнутися на 80% від своєї початкової довжини.
Новий датчик тиску назвали універсальним: з його допомогою можна виміряти деформації, нерівність поверхні й прискорення. Творці відзначають, що надчутливий датчик також підійде для вимірювання частоти серцебиття і дихання.
Більше інформації: https://bit.ly/3cJAo3Q
У ХПІ запускають серію лабораторних робіт для всіх охочих
5 Червня, 2020
У ХПІ запускають серію лабораторних робіт для всіх охочих. Теми занять охоплюють різні напрями, серед яких: фізика, інформатика, інжиніринг та інші.
Трансляція відбувається на платформі «На урок» з 3-го по 26 червня 2020 року.
Дізнатися більше: https://bit.ly/3eSPIwo
Науковець створила п’ятий стан речовини, сидячи у своїй вітальні
5 Червня, 2020
Фізик Амрута Гадж з Сассекського університету зараз працює віддаленого, але це не завадило є успішно створити конденсат Бозе-Ейнштейна (ВЕС), який називають п’ятим станом матерії. Жінка керувала лабораторним обладнанням, сидячи у своїй вітальні.
Звичайно, процес проходив набагато повільніше, ніж якби доктор Гадж перебувала в лабораторії.
Проте, це перший подібний випадок в історії. В університеті вважають, що це досягнення – величезний крок до роботи з квантовими технологіями в недоступних середовищах, наприклад, в космосі, під землею, на підводному човні або в екстремальних кліматичних умовах. Адже тепер є прецедент віддаленої роботи.
Конденсат Бозе-Ейнштейна – це агрегатний стан речовини, основу якого складають бозони, охолоджені до температур, близьких до абсолютного нуля.
Бозо́н – частинка або квазічастинка з цілим значенням спіну (0, 1, 2, … у одиницях Планка). Одна з двох великих груп, на які поділяються всі відомі частинки, як прості так і композитні.
Детальніше: https://phys.org/news/2020-05-physicist-state-room.html
Ядро реактора на 3D-принтері
30 Травня, 2020
У США команда вчених заявила, що збирається надрукувати ядро реактора на 3D-принтері. Вони вже визначилися з дизайном і компонентами, а також надрукували прототип, і в даний час працюють над його удосконаленням.
Проект інженерів і фізиків з Національної лабораторії Ок-Ріджа отримав назву Transformational Challenge Reactor (TCR). Проект передбачає будівництво ядра реактора з вбудованими датчиками і системою управління за новою технологією до 2023 року.
За словами технічного директора програми TCR Курта Террані, ядро реактора буде надруковано на 3D-принтері з карбіду кремнію, надзвичайно міцного матеріалу, який практично неможливо розплавити. Ядро, спроектоване в Ок-Рідж, має висоту менше 50 сантиметрів і буде розміщуватися в реакторі, який не набагато більше пивної кеги. Але коли він буде підключений до мережі, реактор зможе виробляти до 3 мегават електроенергії, чого вистачить для потреб більш ніж 1 тис. будинків. Друк реактора може зайняти всього декілька тижнів.
Террані зазначає, що TCR – це вдосконалений газоохолоджувальні реактор, де в якості теплоносія використовується гелій, в той час як в більшості діючих реакторів у США використовується вода. Такі реактори надзвичайно економічні, тому що можуть працювати при дуже високих температурах. Наприклад, TCR може працювати при температурі близько 649 градусів Цельсія. Також відмічають, що 3D-друк активної зони реактора зробить її ще більш ефективною.
Також 3D-друк допоможе інженерам-атомникам краще зрозуміти, що відбуватиметься всередині активної зони після запуску реактора. У звичайному реакторі активна зона контролюється ззовні. Але нові дизайни з підтримкою 3D-друку дозволяють вбудувати датчики, які будуть надавати дані безпосередньо з ядра.
Інженер-ядерник з Університету Теннессі Ніколас Браун говорить, що вартість нових деталей для реактора дуже висока, тому що їх сертифікація зазвичай включає в себе процес “зроби і подивися”. Нову деталь поміщають в випробувальний ядерний реактор, щоб подивитися, як вона працює. Після інженери вносять зміни в деталь, грунтуючись на попередніх висновках. Процес повторюється до тих пір, поки продуктивність не буде відповідати очікуванням.
Террані сподівається, що разом з появою деталей, роздрукованих на 3D-принтерах, цей процес спроститься. Він каже, що пристрій 3D-друку може легко створювати сотні гігабайт інформації про якість деталі. Будь-які дефекти будуть виявлятися в даних, і не буде необхідності використовувати ультразвук, а також інші дорогі тести для пошуку помилок.
Крім цього, для перевірки масиву даних учені навчають штучний інтелект.
Більше інформації: https://bit.ly/3ciZQgr
Фото: Vincent Paquit/Oak Ridge National Laboratory, US Department of Energy (на фото команда TCR виконує аналіз нейромережевих даних, виявляючи аномалії компонента в конкретних місцях).
Дослідження штучного інтелект
27 Травня, 2020
Штучний інтелект можна зустріти всюди й при цьому його не перестають удосконалювати. Але коли з’явилася сама ідея його створення і з чого все почалося?
Ідеї створення машин, що володіють свідомістю, виникали ще в Стародавній Греції. В середні віки та Новий час вчені створювали механізми, які замінили людську працю.
Однак можливість розробляти програми, що виконують складні інтелектуальні завдання, з’явилася тільки після появи сучасних комп’ютерів після Другої світової війни. У 1950-х роках вчені з різних областей стали замислюватися про можливість створення штучного мозку. Тоді дослідження в області неврології показали, що мозок являє собою нейронну мережу, а А. Тьюнінг припустив, що будь-який вид обчислень можна уявити у цифровому вигляді, та у 1951 році була створена перша нейронна мережа SNARC аспірантом Марвіном Мінскі. До 1950 року А. Тьюринг розробив тест, що визначає рівень схожості дій машини зі свідомістю людини, згодом названий тестом Тьюрінга. Назву «штучний інтелект» вперше було використано на Дармутській конференції у 1956 році, тоді ж і з’явилася наукова дисципліна «Дослідження штучного інтелекту».
Згодом було створено безліч машин, які розуміють мову людини, які вміють підтримувати бесіди на задані теми, роботів, що грають в настільні ігри: відомий матч між комп’ютером і Каспаровим у шахах закінчився перемогою машини. Зараз штучний інтелект займає важливу позицію в розвитку науки, особливо у рамках концепції Інтернету речей, адже недостатньо лише збирати дані, необхідно їх обробляти, аналізувати та діяти у тих випадках, коли людина цього зробити не може
Вперше в історії вчені спостерігають зародження нової планети
23 Травня, 2020
Вже знайдені тисячі екзопланет, але як вони утворюються, як і раніше відомо дуже мало. Вперше в історії вчені безпосередньо спостерігають зародження нової планети — у 520 світлових роках від Землі. Принаймні, вони так вважають.
Розгледіти формування газопилового диска навколо молодої зірки AB Aurigae (Візничого) їм вдалося за допомогою Дуже Великого Телескопа (VLT): на знімках була специфічна спіральна структура з вигином, який зазначає можливе місце народжується планети.
Астрономи вважають, що планети народжуються, коли в пилових дисках навколо молодих зірок конденсуються холодний газ і пил. Але ніколи раніше не вдавалося побачити характерний вигин пилового “вихору” навколо зірки, передбачений деякими моделями формування планет: це місце можливого утворення новонародженого об’єкта.
“Вигин відзначає точку з’єднання двох спіральних гілок — однієї, що закручується всередину орбіти планети, і іншої, що розкручується назовні. А з’єднуються ці спіралі в точці утворення планети. Тут відбувається акреція газу і пилу з диска на планету, яка формується і її подальше зростання “, – пояснили автори дослідження.
Детальніше: https://www.eso.org/public/usa/news/eso2008/
Що таке рідкі кристали
13 Травня, 2020
Рідкі кристали міцно і надовго увійшли в наше повсякденне життя: вони використовуються в дисплеях мобільних телефонів, комп’ютерів, в електронному годиннику, калькуляторах і це лише частина їх застосування. Як було виявлено рідкокристалічний стан і в чому ж його унікальність?
Рідкі кристали були відкриті в 1888 році австрійським ботаніком Ф. Рейніцером. Він звернув увагу на те, що деякі види кристалів мають дві точки плавлення, що означає, що є два різних рідких стани, в одному з яких речовина прозора, а в іншому – каламутна. Однак вчені не приділяли великої уваги незвичайним властивостям цих рідин. Довгий час фізики та хіміки не визнавали рідких кристалів, оскільки їх існування зруйнувало теорію трьох станів речовини: твердого, рідкого та газоподібного. Вчені відносили рідкі кристали або до колоїдних розчинів, або до емульсій.
Наукові докази був надані професором університету Карлсруе Отто Леманном після багаторічних досліджень, але навіть після написаної у 1904 р. Книги «Рідкі кристали» відкриття не можна було використати.
У 1963 році американець Дж. Фергюсон використав найважливішу властивість рідких кристалів – змінювати колір під впливом температури – для виявлення невидимих людському оку теплових полів. Після того, як йому дали патент на винахід, інтерес до рідких кристалів різко зріс.
У 1965 р. у Сполучених Штатах відбулася Перша міжнародна конференція з рідких кристалів. У 1968 році американські вчені створили принципово нові показники для систем зображення інформації. Принцип їх дії заснований на тому, що молекули рідких кристалів, перетворюючись в електричному полі, по-різному відбивають і передають світло. Під впливом напруги, прикладеної до провідників, припаяних до екрану, на ньому з’явилося зображення, що складається з мікроскопічних точок. І все ж, лише після 1973 року, коли група англійських хіміків на чолі з Джорджем Грієм синтезувала рідкі кристали з відносно дешевої та доступної сировини, ці речовини широко використовувались у різних пристроях.
Одне з важливих застосувань рідких кристалів – термографія. Вибираючи склад рідкокристалічної речовини, створюють показники для різних діапазонів температур і для різних конструкцій. Наприклад, рідкі кристали в вигляді плівки наносять на транзистори, інтегральні схеми й друковані плати електронних схем. Дефектні елементи – дуже гарячі або холодні, поламані – відразу помітні яскравими кольоровими плямами. Лікарі отримали нові можливості: рідкокристалічний індикатор на шкірі пацієнта швидко діагностує приховане запалення і навіть пухлину.
За допомогою рідких кристалів виявляються пари шкідливих хімічних сполук та гамма та ультрафіолетове випромінювання, небезпечні для здоров’я людини. На основі рідких кристалів створені вимірники тиску, детектори ультразвуку. Але найбільш перспективною сферою застосування рідкокристалічних речовин є інформаційні технології. Лише кілька років минуло від перших знайомих всім електронних годинників до електронних годинників до кольорових телевізорів з рідкокристалічним екраном розміром з листівку. Такі телевізори створюють зображення дуже високої якості, споживаючи незначну кількість енергії з невеликого акумулятора.
