Физика ответы на вопросы

Вопросы для самоконтроля по теме «Колебания и волны. Звук»

Вопросы для самоконтроля

по теме «Колебания и волны. Звук»

  1. Какое давление называется периодическим? Приведите примеры.

  2. Какое движение называется колебательным? Приведите примеры.

  3. Какие колебания называются гармоническими? Приведите примеры.

  4. Что называется периодом и частотой колебания? Какая связь между этими величинами? Каковы единицы их измерения?

  5. Что называется амплитудой колебаний?

  6. Что называется фазой колебаний?

  7. Что называется математическим маятником? Каковы законы колебаний математического маятника?

  8. Как изменится период колебания математического маятника, если его точку подвеса двигать: а) вертикально вверх с ускорением а, б) вертикально вниз с ускорением а, в) горизонтально с ускорением а.

  9. Как с помощью математического маятника можно определить ускорение силы тяжести?

  10. Какие преобразования энергии происходят при колебаниях маятника?

  11. Какие колебания называются свободными? Вынужденными? Приведите примеры. Чем отличаются эти колебания друг от друга?

  12. Что такое механический резонанс? Какое значение резонанса в технике? Приведите примеры.

  13. Что представляет собой волновое движение? Приведите примеры.

  14. Что характерно для волнового движения?

  15. Какие волны называются поперечными? Продольными? Приведите примеры.

  16. В каких средах возможны поперечные волны, и в каких – продольные?

  17. Какими физическими величинами характеризуются волны? Какова связь между этими величинами?

  18. Что такое звук? Что является источником звуковых колебаний? Приведите примеры.

  19. Как распространяются звуки? Что такое звукопроводность?

  20. От чего зависит скорость распространения звуков в различных средах?

  21. Как классифицируются звуки? Приведите примеры различных видов звуков.

  22. От чего и как зависит высота тона?

  23. Что называется силой звука? От чего она зависит?

  24. Чем различаются сила и громкость звука?

  25. Где и как используется отражение звуковых волн?

  26. Что такое звуковой резонанс и где он применяется?

  27. Что такое ультразвук? Приведите примеры использования ультразвуковых колебаний.

Тест: Помните ли вы что-нибудь из школьного курса по физике?

  • 169 23 79 28k

    Девушка всю жизнь мечтала о большой собаке, но взяла шпица и не пожалела ни одной секунды

  • 97 22 51 30k

    Посмотрите, какие актеры покоряли женские сердца в XX веке и какие звезды нам нравятся сейчас

  • 194 25 126 44k

    19 твитов про нелегкую жизнь интроверта, который есть в каждом из нас

  • 142 26 188 27k

    Манифест молодого отца о том, как сохранить крепкие отношения в самый тяжелый период жизни

  • 118 14 50 70k

    18 жизненных историй от тех самых людей, которые хотели как лучше

  • 111 33 85 133k

    9 случаев, когда жены президентов показали свой характер всего лишь одной деталью внешнего вида

  • 67 14 49 22k

    10 современных трендов последних лет, которые на самом деле были популярны еще 100 лет назад

  • 295 23 125 78k

    19 открытий пользователей сети, которые Нобелевская премия проигнорировала, а мы не смогли

  • 196 23 146 149k

    11 неожиданных правил, которые можно перенять у немцев

  • 125 17 89 42k

    15 человек, которые однажды столкнулись с чем-то потусторонним (Их историям позавидует сам Стивен Кинг)

  • 142 54 53 42k

    Сайт знакомств провел эксперимент и показал, как любовь меняет лица людей

  • 122 25 81 89k

    20 исторических фотографий о том, какой соблазнительной может быть мода прошлого

  • 149 16 93 45k

    20+ привычных товаров и услуг, за которыми, по мнению многих, скрывается наглый обман

  • 162 35 243 82k

    30 секретов, которые от нас скрывают работники фитнес-клубов

  • 119 16 89 33k

    10 секретов, о которых знают только самые влиятельные люди планеты

  • 152 20 78 42k

    20+ читательниц AdMe.ru рассказали о любимых мужьях. Кажется, в них каждая женщина узнает своего

Викторина по физике для 8- классов

Викторина по физике «Физбой»

8-9класс

Цель игры: Актуализация знаний обучающихся в предметной области «Физика», а также выявление одаренных обучающихся, способных применять полученные знания в нестандартной ситуации.

Задачи:

  • повысить интерес обучающихся к физике, как одному из предметов естественно-научного цикла;

  • стимулировать познавательную активность и творчество обучающихся, их смекалку, наблюдательность;

  • научить применять знания в новой ситуации, а также грамотно объяснять происходящие физические явления;

  • продолжить развивать и закреплять навыки решения экспериментальных, расчетных и качественных задач;

  • формировать у обучающихся коммуникативные навыки, умения работать в группах, умения оценивать деятельность товарища.

Пояснительная записка:

  1. В игре участвуют несколько команд в составе 4-5 обучающихся в 8 ,9классе.

  2. Игрой руководит учитель-организатор. Членами жюри могут быть как учителя физики, математики, биологии.

  3. Перед конкурсом каждая из команд получает задание в письменном виде и бланк для ответов. Бланк с ответами закодирован.

  4. После выполнения каждого задания команды передают результаты своей работы через помощников учителя членам жюри.

Ход игры

.

Конкурс №1. “Блиц-опрос”.
Девиз: “Торопись, да не ошибись”.

Каждой команде поочередно задаются вопросы, на которые они дают ответы. Ответы вы должны давать быстро. Если какая-то команда на вопрос не ответила, то ответить имеет право та команда, которая первая зажгла лампочку на столе. (Количество вопросов можно регулировать самим).

Вопросы к 1 туру:

1.Что можно приготовить, но нельзя съесть? (уроки)
2. Сколько месяцев в году имеют 28 дней? (все месяцы)
3. Что может путешествовать по свету, оставаясь в одном и том же углу? (почтовая марка)
4. Что становится больше, если его поставить вверх ногами? (число “6”)
5. Какой рукой лучше размешивать чай? (лучше это делать ложкой)
6. Собака была привязана к десятиметровой веревке, а прошла триста метров. Как ей это удалось? (веревка не была ни к чему привязана)
7. По какому городу течет кровь? (по Вене)
8. Какое женское имя состоит из двух букв, которые дважды повторяются? (Анна)
9. Какое колесо автомобиля не вращается во время движения? (запасное)
10. Что принадлежит вам, однако другие им пользуются чаще, чем вы? (имя)
11. На какой вопрос нельзя ответить “да”? (Вы спите?)
12. Какая единственная птица способна летать хвостом вперед? (колибри)
13. Как называется единица, служащая для измерения силы тяжести? (ньютон)
14. На каком языке впервые было произнесено слово “алгебра”? (на арабском)
15. Изготовление, какого продукта никогда не удается с первой попытки? (первый блин комом)
16. Какое вещество в земных условиях может существовать в трех агрегатных состояниях? (вода)
17. Чему равно три в третьей степени? (27)
18. Как называется мультипликационная версия повести Кира Булычева “Путешествие Алисы”? (“Тайна третьей планеты”)
19. Кто впервые доказал теорему о соотношениях сторон в прямоугольном треугольнике? (Пифагор)
20. Как называется четвертая буква греческого алфавита? (дельта)

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Чему равна сумма внутренних углов четырехугольника? (3600)
2. Как называется правильный четырех угольник? (квадрат)
3. У людей какой профессии 5 параллельных линий постоянно перед глазами? (музыканты, нотный стан)
4. Как называется шестая нота? (ля)
5. Как на языке геометрии будет называться правильный шестигранник? (гексаэдр, куб)
6. Какой угол образуют часовые стрелки, когда на часах 6 часов? (1800)
7. Какую приставку обычно употребляют физики и математики, когда видя число 106? (мега)
8. Как называется самое большое созвездие на небе Северного полушария, состоящее из 7 видимых глазами звезд? (Большая медведица)
9. Какую единственную галактику можно увидеть на звездном небе Северного полушария невооруженным глазом? (Туманность Андромеды)
0. Какую процедуру народная мудрость советует совершить 7 раз, прежде чем один раз совершить другую? (7 раз отмерь, а один раз отрежь)
11. Какой инструмент объединят в себе фортепьяно и гармонь? (аккардион)
12. Какой музыкальный инструмент используют многие шаманы во время проведения культовых обрядов? (бубен)
13. Как называется русский трехструнный щипковый инструмент? (балалайка)
14. Как называются графические знаки для записи музыкальных звуков? (ноты)
15. Какой знак нужно поставить между числами 5 и 6, чтобы получилось число больше пяти, но меньше шести? (запятую)
16. Число 666 увеличить в полтора раза, не производя никаких арифметических действий? (перевернуть)
17. Какое число делится на все числа без остатка? (0)
18. Когда делимое и частное равны между собой? (когда делитель равен 1)
19. В одной семье два отца и два сына. Сколько человек в семье? (три человека)
20. Цель решения уравнения? (найти ответ)

Конкурс №2. Лабиринт «Физические величины»

В лабиринте зашифровано 12 названий известных вам физических величин. Читать можно в любом направлении, кроме диагоналей.

Ответы к конкурсу № 2: время, теплоемкость, давление, мощность, сила, плотность, работа, температура, масса, путь, скорость, вес.

Конкурс №3. «Всем известный метр…»

Каждый правильный ответ приносит 1 балл команде.

Словом «метр» оканчиваются физические измерительные приборы, применяемые не только в лабораториях ученых, в физкабинете школы, но и дома, в автомобилях, мастерских, фотолабораториях…

Вам предлагается отыскать как можно больше измерительных приборов, оканчивающихся этим словом, и указать, что ими измеряют.

Например: термометр – температура

Ответы к конкурсу №3:

  • динамометр – сила;

  • метр – длина;

  • спидометр – скорость;

  • барометр – атмосферное давление;

  • манометр – давление;

  • гигрометр, психрометр – влажность воздуха;

  • электрометр – электрический заряд;

  • амперметр – сила тока;

  • вольтметр – напряжение;

  • ваттметр – мощность и др.

Конкурс №4. «Физические загадки»

Каждый правильный ответ приносит 1 балл команде.

  1. Все поведает, хоть и без языка, когда будет ясно, а когда – облака. (Барометр)

  2. Клубится, а не дым, ложится, а не снег. (Туман)

  3. Книги читают, а грамоты не знают. (Очки)

  4. Был один Антошка, посмотрел в окошко – там второй Антошка! Что это за окошко? Куда смотрел Антошка? (Зеркало)

  5. Висит груша – нельзя скушать. (Лампочка)

  6. Что с земли не поднимешь? (Тень)

  7. Видно нет у нее ума: ест она себя сама. (Свеча)

  8. Чист и ясен, как алмаз, дорог не бывает, он от матери рожден, сам ее рождает. (Лед)

  9. Вечером наземь слетает, ночь на земле пребывает, утром опять улетает. (Роса)

  10. На стене висит тарелка, По тарелке ходит стрелка. Эта стрелка наперёд Нам погоду узнаёт.(барометр)

Конкурс №5. «Согласны ли вы с тем, что… «

Напишите рядом с вопросами «да» или «нет».

Каждый правильный ответ приносит 1 балл команде.

  1. …водяной пар имеет вид белых клубов? (нет)

  2. …удельная теплота сгорания пороха меньше, чем керосина? (да)

  3. …холодная вода быстрее гасит огонь, чем кипяток? (нет)

  4. …в полном чайнике вода остывает медленнее, чем в неполном? (да)

  5. …южный магнитный полюс Земли находится в Антарктиде? (нет)

  6. …появление подъемной силы у движущегося крыла самолета объясняется действием закона Ома? (нет)

  7. …гигрометром измеряют влажность воздуха? (да)

  8. … в состав ядра атома входят электроны, протоны, нейтроны? (нет)

  9. …обычно на колбе электрической лампы, которая светит у каждого из вас в квартире, указывают ее электрические параметры – силу тока, напряжение, мощность? (нет)

  10. …словами якорь, ротор и статор называют вращающиеся части электрической машины? (нет)

Конкурс №6. «Знатоки физики»

Дать ответы на вопросы (каждый правильный ответ приносит 1 балл команде):

  1. Ускорится ли таяние льда в теплой комнате, если накрыть лед шубой? (Нет, шуба не греет, она обладает плохой теплопроводностью, замедляет приток тепла ко льду и устраняет конвекцию)

  2. Капля воды, попав на раскаленную плиту, начинает на ней прыгать. Почему? (Раскаленная плита, нагревая поверхность капли, образует вокруг нее оболочку пара, этот пар и подбрасывает каплю вверх)

  3. Почему мокрые пальцы примерзают зимой к металлическим предметам и не примерзают к деревянным? (Металл, обладая большей, чем дерево, теплопроводностью, отводит от тонкой пленки воды теплоту настолько быстро, что она охлаждается ниже температуры плавления и замерзает.)

  4. Что сильнее обжигает: пар, вырывающийся из носика кипящего чайника, или брызги самой воды? (Пар обжигает значительно сильнее, т.к. коже отдается тепло, выделяющееся в процессе конденсации.)

  5. Почему изморозь (иней) на деревьях исчезает иногда без оттепели? (Изморозь, или иней, – вода в кристаллическом состоянии, она испаряется при любой температуре.)

  6. Если в мае или в сентябре днем было ясно, а вечером небо затянулось облаками, то следует ли ожидать ночью заморозка? (Нет, потому что облака задерживают излучение Землей тепловых лучей, и сильного понижения температуры на поверхности Земли не происходит.)

  7. Количество тепла, получаемое от солнечных лучей в течение года Арктикой, значительно больше, чем получаемой же площадью в Крыму. Почему же в Крыму летом жарко, а в Арктике холодно? (Потому что в Арктике большая часть лучистой энергии, доставляемой солнечными лучами, не поглощается, а отражается снегом обратно.)

  8. Почему в мороз снег скрипит под ногами? (Ломаются сотни снежинок-кристалликов)

  9. Зачем при перевозке горючих жидкостей к корпусу автоцистерны прикрепляют цепь, которая при движении волочится по земле? (При перевозке в автоцистернах горючие жидкости взбалтываются и электризуются. Чтобы избежать появления искр и пожара, используют цепь, которая отводит заряды в землю.)

  10. Для чего во всех электроприборах желательно ставить предохранители? (Проще заменить предохранитель, сгоревший при превышении силы тока относительно допустимой, чем важную деталь, – сгорая, предохранитель размыкает электрическую цепь.)

Конкурс № 7.»Обгоним на задаче»

Задача №1

В алюминиевый бак массой 2 кг налита вода массой 10 кг. Какое количество теплоты требуется для нагревания бака с водой от 20°С до 100°С? (Удельная теплоёмкость алюминия – 920 Дж/кг°С, удельная теплоёмкость воды– 4200 Дж/кг°С)

Решение

m1 = 2 кг

m2 =10 кг

t1 = 20°С

t2 = 100°С

cал = 920 Дж/кг °С

cв = 4200 Дж/кг °С

Q — ?

Q = Q1 + Q2

Q1 = cал m1* (t2 — t1) = 920 * 2 * (100 — 20) = 147200Дж

Q2 = cв m2* (t2 — t1) = 4200 * 10 * (100 — 20) = 3360000Дж

Q = Q1 + Q2 = 147200 + 3360000 = 3507200Дж = 3507 кДж

Конкурс №8. «Кто – кого?»

Написать формулы для расчета известных вам физических величин (7-8 класс).

Формулы, составленные из одинаковых физических величин, оцениваются как одна формула в 1 балл.

Например: ρ= m/V, m= ρV, V=m/ρ (1 б)

Конкурс №9. «Загадки с подсказками»

Загадка 1.

1.Претендентов на поездку было много, но выбор пал на него.

2.Это кругосветное путешествие он совершил в одиночку.

3.Сын крестьянина, учащийся ремесленного училища, рабочий, курсант аэроклуба.

4. Ему принадлежит историческая фраза «Поехали!», сказанная перед стартом.

5.Первый в мире человек совершивший полёт в космос. (гагарин)

Загадка 2.

1.Он жил в IV в. до н.э.

2.Он был воспитателем Александра Македонского.

3.Его учения относятся ко всем областям знаний того времени.

4.Его учение господствовало в науке около 100 лет.

5.Он ввёл в науку слово «физика».(Аристотель)

Загадка 3.

1.Он один из первых учёных работавших на войну.

2.Он крупный изобретатель, живший ещё до нашей эры.

3.Он изобрёл рычаг.

4.С одним из его открытий мы сталкиваемся регулярно, купаясь в ванной.

5.По легенде, ему принадлежит возглас «Эврика!», который прозвучал вслед за сделанным им открытием.(Архимед)

Конкурс № 10 «Дальше, дальше…»

1. Имя первой женщины-космонавта? (Валентина Терешкова)

2. Когда был запущен первый космический спутник? (1957)

3. Каким прибором измеряют давление? (барометр)

4. По легенде, ему принадлежит возглас «Эврика!», прозвучавший вслед за сделанным открытием? (Архимед)

5. Как ускорить процесс диффузии в твёрдых телах? (нагреванием)

6. Почему после дождя грунтовая дорога скользкая? (вода является смазкой).

7. Переход вещества из жидкого состояния в твёрдое? (кристаллизация или отвердевание)

8. Каким прибором измеряют работу тока? (счётчик)

9. Почему воспламеняется спичка при трении её головки о коробок? (при трении увеличивается внутренняя энергия, т.е. температура).

10. Космический аппарат, который вращается вокруг Земли? (спутник)

11. Кто говорит на всех языках? (эхо)

12. Какая планета была открыта только в 1930 году? (Плутон)

13. В каких единицах в СИ измеряется масса атома? (кг)

14. Изменится ли масса воды, когда часть её превратится в лёд? (нет).

15. Сколько протонов в молекуле воды? (18)

16. Гирю опустили в сосуд с водой. Изменилась ли масса гири? (нет).

17. Как звали Ломоносова? (Михаил Васильевич)

18. В воде не тонет и в огне не горит? (лёд)

19. Какую геометрическую фигуру представляет Земля? (шар)

20. На какое число надо разделить 2, чтобы получилось 4? (0.5)

21. Какой тепловой процесс сопровождается понижением температуры? (испарение)

22. Основной астрономический прибор для наблюдения? (телескоп)

23. Одно яйцо при нормальных условиях варят до состояния «крутого» 4 минуты. Сколько минут нужно варить 5 яиц? (4 минуты)

24. Что идёт не двигаясь с места? (время)

25. Какая планета самая большая? (Юпитер)

26. Мировое пространство? (Вселенная)

27. Естественный спутник Земли? (луна)

28. Летательный аппарат с реактивным двигателем? (ракета)

29. Общее название 12 созвездий? (зодиак)

30. Кто в полёте машет чаще крыльями: шмель или комар? (комар)

Подведение итогов.

Жюри подводит подсчет набранных очков за игру каждой командой, объявляет победителей.

Протокол результатов интеллектуальной игры «Физбой»

Викторина по физике занимательные факты по физике (7, 8, 9 класс) на тему

Физика — это интересно !

№1
Почему журавли и другие птицы во время дальних перелетов держатся косяком ?
Ответ. Впереди – самая сильная птица. Воздух ее обтекает, как вода нос корабля, за ней образуется клин, внутри которого более слабые птицы испытывают меньшее сопротивление воздуха.
№ 2.
Пуля, попав в вареное яйцо, пробивает его, оставляя отверстие, а сырое яйцо разбивается пулей вдребезги. Почему ?
Ответ. Вареное яйцо (особенно желток) имеет небольшую упругость, давление в нем при прохождении пули мало возрастает. В сыром яйце, как в жидкости (упругой среде) давление возрастает мгновенно и очень сильно.
№ 3.
Почему трудно хлопать в ладоши под водой ?
Ответ. При медленном движении ими увлекается мало воды, а при быстром – вода не успевает «расступиться» (возникает «присоединенная масса»).
№ 4.
Почему лоси могут ходить по снегу или болоту, не увязая ?
Ответ. Лось – парнокопытное животное. Между раздвоенными частями копыт есть перепонка (при раздвижении частей копыт увеличивается площадь опоры, давление на почву, снег уменьшается).
№ 5.
Почему труднее вытаскивать морковь и другие корнеплоды из плотной почвы, чем из рыхлой ?
Ответ. Под корнеплодом при выдергивании образуется разряжение (давление, меньшее атмосферного). Чем плотнее почва, тем больше разряжение.
№ 6.
Почему высоко в горах вывихи суставов у людей происходят чаще, чем внизу ?
Ответ. На высоте давление понижено, сила прижатия друг к другу сочлененных в суставе костей становится меньше, и вывихи суставов происходят чаще.
№ 7.
Почему при размешивании чая чаинки собираются в центре стакана ?
Ответ. Давление в движущейся жидкости тем меньше, чем выше скорость. Вблизи краев стакана скорость меньше (из-за трения воды о стекло). Избыточное давление между центром и краями стакана перемещает чаинки к центру.
№ 8.
Зачем рыбе нужен плавательный пузырь ?
Ответ. Сжимая и растягивая его мышцами, рыбы регулируют объем, а значит плотность своего тела. Сжатие – уменьшение объема – увеличение плотности – погружение (и наоборот).
№ 9.
Почему дрожат замерзающие люди и животные ?
Ответ. Так они греются. Совершаются движения – совершается механическая работа – повышается внутренняя энергия.
№ 10.
В жаркие дни в лиственном лесу бывает прохладнее, чем в хвойном. Почему ?
Ответ. Деревья испаряют влагу с поверхности листьев. При этом уменьшается внутренняя энергия листьев (они охлаждаются) и охлаждается воздух. У лиственных деревьев площадь поверхности листьев больше – испарение больше – охлаждение больше.
№ 11.
Почему наклоненный велосипед не падает при движении «на виражах» ?
Ответ. Для движения по окружности необходимо действие центростремительной силы. Она возникает при наклоне велосипеда.
№ 12.
В опыте с «магдебурскими тарелками» Отто Керике впрягал 8 лошадей слева и 8 лошадей справа. Как можно было этим же количеством лошадей развить большую силу тяги ?
Ответ. Одну тарелку закрепить, а к другой – 16 лошадей (сила действия равна силе противодействия).
№ 13.
Кипяток гасит пожар быстрее, чем холодная вода (сразу отнимает от пламени теплоту парообразования и окружает огонь слоем пара, затрудняющего доступ воздуха).
Нельзя ли насосами сразу подавать в пламя кипяток ?
Ответ. Нет. В насосе под поршнем вместо разряженного воздуха будет пар упругостью в 1 атм. Кипяток не будет поступать в шланги.
№ 14.
В трубах подземных частей зданий вода часто замерзает не в мороз, а в оттепель весной. Почему ?
Ответ. Теплопроводность осуществляется в земле медленно (малый коэффициент теплопроводности).
№ 15.
Дерево проводит звук лучше, чем воздух. Почему же разговор, происходящий в соседней комнате, заглушается, когда дверь в комнату закрыта ?
Ответ. «На границе» воздух-дерево звук переходит из среды, плохо проводящей звук (по сравнению с деревом) в среду, быстро проводящую звук (дерево). Существует предельный угол падения для звуковых лучей. Значительная часть звуковых волн должна отражаться назад в воздух.
№ 16.
Какой национальности были Цельсий, Реолиф и Фаренгейт ?
Ответ. Швед, француз, немец.
№ 17.
Почему сильная жара труднее переносится в болотистых местах, чем в сухих ?
Ответ. В болотистой местности велика относительная влажность, плохо испаряется пот, медленно охлаждается кожа.
№ 18.
Из крана самовара падают капли. Когда эти капли более тяжелые: когда вода горячая или когда она остыла ?
Ответ. Когда вода остыла, т.к. с уменьшением температуры – коэффициент поверхностного натяжения увеличивается и капля становится больше.
№ 19.
Как будет действовать наэлектризованная палочка на магнитную стрелку ?
Почему ?
Ответ. Конец стрелки притянется к наэлектризованной палочке, т.к. на стальной стрелке появятся индуцированные заряды.
№ 20.
«Рожь, рожь… Дорога полевая
Ведет неведомо куда.
Над степью низко провисая,
Лениво стонут провода…»
(А.Твардовский)
Почему гудят провода ?
Ответ. При обтекании воздухом проводов за ними образуются «вихри». В вихрях давление меньше, чем там, где их нет. Вихри «срываются» с проводов и «звучат».
№ 21.
Почему приборы для электростатических опытов не имеют острых концов ?
Ответ. Плотность заряда больше там, где кривизна поверхности больше (на острие). Возле острия воздух ионизируется и нейтрализует его заряд («заряд стекает»). Чтобы сохранить заряд поверхность делают круглой, гладкой.
№ 22.
Наэлектризованный мыльный пузырь раздувается настолько, что его радиус значительно увеличивается (заряд не меняется). Как изменится энергия заряда ? Помогает или препятствует наличие заряда раздуванию пузыря ?
Ответ. Энергия заряда уменьшится (Wp = Q2/2R); заряженный пузырь раздувать легче, т.к. заряды взаимно отталкиваются и способствуют увеличению свободной поверхности.
№ 23.
В 1822 году Араго заметил, что магнитная стрелка, колеблющаяся около положения равновесия, быстро останавливается, если она находится в футляре из меди. Почему ?
Ответ. Качающаяся магнитная стрелка создает переменное магнитное поле. Оно индуцирует в меди вихревые токи, направление которых таково, что они своими полями препятствуют движению стрелки.
№ 24.
Если ударить молотком по одному концу длинной металлической трубы, то стоящий у другого конца трубы услышит двойной удар. Почему ?
Ответ. Первый удар – звуковая волна по металлу, второй – по воздуху.
№ 25.
В бутылку льют воду. Струя воды производит при этом шум определенного тона. По мере наполнения бутылки водой этот тон становится выше. Почему ?
Ответ. Полость бутылки – резонатор. По мере наполнения бутылки длина резонаторного столба уменьшается. Высота тона увеличивается.
№ 26.
Если потереть баллон неоновой лампочки, то можно заметить, что она короткое время светится. Как объяснить это явление ?
Ответ. В результате трения на стекле возникают заряды, поле которых вызывает кратковременное свечение лампы.
№ 27.
Как нужно расположить две собирающие линзы, чтобы пучок параллельных лучей, пройдя через обе линзы стал снова параллельным ?
Ответ. Так, чтобы совпали их главные фокусы.
№ 28.
Почему окна домов днем кажутся темными, т.е. темнее, чем наружные стены, даже если они (стены) выкрашены темной краской ?
Ответ. Отражение света от стен всегда больше, чем отражение от прозрачных, т.е. пропускающих свет, окон.
№ 29.
Ленц Эмилий Христианович – русский физик. В какой области физики он выполнил основные свои работы ? С чем конкретно связаны его основные работы ?
Ответ. В области электромагнетизма. Закон Ленца о направлении индукционного тока.
№ 30.
Гюйгенс Христиан – голландский физик. В какой области физики известны его работы ?
Ответ. В области механики, оптики. Формула Гюйгенса для периода гармонических колебаний физического маятника. Принципы Гюйгенса в объяснении механизма распространения света.
№ 31.
«Темная ночь.
Только пули свистят по степи,
Только ветер гудит в проводах,
Тускло звезды мерцают.»
(В.Агатов)
Почему звезды мерцают ?
Ответ. Причина – в свойствах земной атмосферы. То тут, то там возникают то сгустки, то разряжения. Давление претерпевает изменения тоже. Вместе с давлением «скачет» плотность воздуха. Через такие участки свет не может распространяться прямолинейно. Свет от звезды, проходя через атмосферу земли, испытывает многочисленные и беспорядочные отклонения. Потому и мерцает звезда.
№ 32.
К положительно заряженному электроскопу подносят тело, заряженное отрицательно. Что при этом происходит ?
= 0, а потом увеличивается.αОтвет. Сначала угол между листками уменьшается, затем
№ 33.
Укажите по возможности больше черт сходства и различия между электрическими и гравитационными полями.
Ответ.
Сходства:
1) аналогия взаимодействия зарядов и масс (законы Кулона и Ньютона);
2) оба поля консервативны (работа на замкнутом пути равна нулю);
3) существование в них разности потенциалов.
Различия:
1)отрицательных масс нет;
2)нет гравитационно-нейтральных тел.
№ 34.
Почему пороховые склады окружают заземленной металлической сеткой ?
Ответ. Внутри металлической сетки электрическое поле отсутствует, не возникает искра электрическая.
№ 35.
Почему не убивает током птицу, садящуюся на один из проводов высокого напряжения ?
Ответ. Разность потенциалов между лапками мала, ток мал.
№ 36.
Как изменяется ток в цепи с угольной лампочкой и лампочкой с металлической нитью накаливания сразу после включения ?
Ответ. Во второй по мере раскаливания нити ток уменьшается (сопротивление растет). В угольной – наоборот.
№ 37.
В цепь тока включаются куски медной, железной и никелиновой проволоки одинакового диаметра и длины. Какие куски будут нагреваться сильнее:
а) при последовательном соединении;
б) при параллельном ?
Ответ
а) никелин, железо, медь (по мере уменьшения сопротивления);
б) медь, железо, никелин (по мере уменьшения тока).
№ 38.
Для определения знака полюсов источника опускают провода, соединенные с источником, в стакан с водой и наблюдают, возле какого из проводов выделяется больше газа. Как при этом определяют, какой полюс отрицательный ?
Ответ. При электролизе воды объем выделяющегося водорода в 2 раза больше объема кислорода. Отрицательным полюсом будет тот, у которого больше выделится газа (водорода, ионы которого положительны).
№ 39.
При прохождении тока через электролиты они нагреваются. Почему ?
Ответ. Ионы в электролитах при протекании тока движутся ускоренно. При соударениях энергия (кинетическая) упорядоченного движения переходит в энергию хаотичного (теплового) движения.
№ 40.
Как будут изменяться (увеличиваться или уменьшаться) напряжение пробоя газового промежутка при уменьшении давления газа ?
Ответ. Меньше давление – больше длина свободного пробега – большая по величине копится кинетическая энергия иона – больше вероятность ионизации при том же (или меньшем) напряжении. Напряжение пробоя уменьшается с уменьшением давления.
№ 41.
Опыт показывает, что нельзя заряжать бесконечно какое-либо тело и что, после того как заряд на теле достигает некоторого максимального значения, зависящего от размера и формы тела и свойств окружающей среды дальнейшего увеличения заряда добиться невозможно. Почему ?
Ответ. При достаточно большой напряженности электрического поля вокруг тела в окружающем диэлектрике (воздухе) возникает разряд (корона или искра) и воздух теряет свои изолирующие свойства.
№ 42.
Железный кубик, лежащий на гладком стекле, притягивается к магниту, тоже лежащем на этом стекле. Кубик скользит по стеклу. Как он движется (каков характер его движения) ?
Ответ. Сила, действующая на кубик, возрастает по мере его приближения к магниту. Движение кубика с увеличивающимся ускорением.
№ 43.
Какие из катодных лучей сильнее отклоняются одним и тем же магнитным полем: более быстрые или более медленные ?
Ответ. Более быстрые электроны отклоняются сильнее (сила Лоренца прямо пропорциональна скорости заряда электронов, составляющих катодные лучи).
№ 44.
При замыкании тока от одного или нескольких аккумуляторов искра не получается, а при размыкании получается. Почему ?
Ответ. При включении ЭДС индукции направлена против ЭДС цепи, а при выключении – в одну сторону с ней (закон Ленца).
№ 45.
Маятник сделан из сосуда с водой, подвешенного на длинной нити. Вода постепенно выливается через отверстие в дне сосуда. Как будет изменяться период маятника (массой сосуда пренебрегаем) ?
Ответ. Маятник можно считать математическим. Длина его будет увеличиваться. Период тоже увеличится.
№ 46.
Почему при близкой молнии слышен резкий оглушительный удар, а при далекой молнии – раскатистый гром ?
Ответ. При близкой – первичная звуковая волна от самой молнии во много раз сильнее, чем эхо, приходящее потом от отражающих предметов. При далекой – первичная и отраженные волны доходят к нам уже меньше различающимися по силе.
№ 47.
Две одинаковые частицы, но одна быстрая, а другая медленная, движутся по окружности в одном и том же магнитном поле. Которая из частиц совершает обороты быстрее ?
m/qB)π 2= τОтвет. Время оборота не зависит от скорости частицы. (
№ 48.
Плоское зеркало поворачивается на угол 30 градусов около оси, лежащей в плоскости зеркала и перпендикулярной к падающему лучу. На какой угол повернется при этом отраженный луч ?
Ответ. 60 градусов.
№ 49.
Как достаточно быстро можно определить центр тяжести однородной палки, утяжеленной с одного конца ?
Ответ. Положить ее на указательные пальцы левой и правой рук. Сближать пальцы. Они сойдутся под центром тяжести палки.
№ 50.
Где пароход погружается глубже в воду: в реке или море ? Почему ?
Ответ. В реке. Плотность соленой воды больше, чем пресной. В море Архимедова сила увеличивается.
№ 51.
Какое действие тока используется в электросварке ?
Ответ. Тепловое.
№ 52.
Почему в месте плохого контакта проводника разрушается изоляция ?
Ответ. проводник в этом месте разогревается.
№ 53.
Какие силы называют консервативными ?
Ответ. Их работа по замкнутому контуру равна нулю.
№ 54.
Как можно изменить направление вращения якоря электродвигателя ?
Ответ. Изменяя направление тока в обмотке якоря или индуктора
№55
Зимой на улице металл на ощупь холоднее дерева. Какими будут казаться на ощупь металл и дерево в сорока¬ градусную жару?
Ответ. Теплопроводность металла гораздо больше, чем дерева, поэтому зимой металл будет более холодным на ощупь,а в жару более горячим, чем дерево.
№56
Почему для переноски раскаленных болванок нельзя употреблять электромагнит?
Ответ. Потому что железо, нагретое до 800°, совершенно не намагничивается.
№57
Отчего журчит ручей?
Ответ. Ручеек журчит потому, что струя воды при небольшом падении захватывает частицы воздуха и погружает их в воду, отчего образуются пузырьки. Лопаньем этих пузырь¬ков и объясняется журчание ручейка
№58
Каковы составные тона белого цвета?
Ответ. Белый цвет представляет собой смесь семи различных цветов спектра; красный, оранжевый, желтый, зеленый ,голубой ,синий, фиолетовый.
№59
Какое общее свойство отличает мед и чугун от боль¬шинства остальных веществ?
Ответ. Они, в отличие от большинства веществ, при плавле¬нии не увеличиваются, а уменьшаются в объеме.
№60
Какое дерево вы бы взяли для керосиновой бочки?
Ответ.Для керосиновой бочки нужно взять пальму или дуб, потому что по отношению к этим материалам керосин обладает свойством несмачиваемости, то есть сцепление между молекулами керосина больше, чем между молекулами керосина и дуба или пальмы, и керосин не просачивается по капиллярам дуба и пальмы.
№61
Почему водопроводные трубы бывают иногда мокры¬ми снаружи?
Ответ. Воздух вокруг труб охлаждается и конденсируется на поверхности труб.
№62
Чтобы лучше видеть вечером свое лицо и в зеркале, куда вы поставите лампу —перед собой или сзади себя?
Ответ. Лампа должна стоить впереди вас, между вами и зер¬калом.
№63
Как по-вашему, что тяжелее: тонна дерева пли тонна железа?
Ответ. Тонна дерева будет, как это ни странно, тяжелее железа. Если вы вспомните, закон Архимеда применим не только к жидкостям, но и к газам. Каждое тело «теряет» в воздухе из своего веса столько, сколько весит вытесненный объем воздуха. Дерево и железо тоже теряют в воздухе часть своего веса. Но тонна дерева занимает гораздо больший объем, нежели тонна железа, раз в 15, поэтому истинный вес тонны де¬рева больше веса тонны железа.
№64
С какой скоростью должен двигаться автомобиль, чтобы красный свет семафора показался шоферу зеленым?
Ответ. Эта задача -—шутка. Для того чтобы это могло быть а действительности, автомобиль должен двигаться со скоро¬стью, близкой к скорости света, то есть делать 300 000 кило¬метров в секунду.
№65
Какой расплавленный металл замораживает воду?
Ответ. Ртуть.
№66
Какие металлы плавают в воде?
Ответ. Калий. Натрий. Магний.
№67
Какой металл пишет, как карандаш?
Ответ. Свинец.

10 нерешённых проблем современной физики

Ниже мы приведем список нерешенных проблем современной физики.

Некоторые из этих проблем носят теоретический характер. Это означает, что существующие теории оказываются неспособными объяснить определённые наблюдаемые явления или экспериментальные результаты.

Другие проблемы являются экспериментальными, а это означает, что имеются трудности в создании эксперимента по проверке предлагаемой теории или по более подробному исследованию какого-либо явления.

Некоторые из этих проблем тесно взаимосвязаны. Например, дополнительные измерения или суперсимметрия могут решить проблему иерархии. Считается, что полная теория квантовой гравитации способна ответить на бо́льшую часть из перечисленных вопросов.

Каким будет конец Вселенной?

Разгадка во многом зависит от тёмной энергии, которая остаётся неизвестным членом уравнения.

Тёмная энергия ответственна за ускоряющееся расширение Вселенной, но ее происхождение — тайна, покрытая мраком. Если тёмная энергия постоянна в течение долгого времени, нас, вероятно, ждёт «большое замораживание»: Вселенная продолжит расширяться всё быстрее, и в конечном счёте галактики настолько удалятся друг от друга, что нынешняя пустота космоса покажется детской забавой.

Если тёмная энергия возрастает, расширение станет настолько быстрым, что увеличится пространство не только между галактиками, но и между звёздами, то есть сами галактики будут разорваны; этот вариант называется «большим разрывом».

Ещё один сценарий состоит в том, что тёмная энергия уменьшится и уже не сможет противодействовать силе тяжести, что заставит Вселенную свернуться («большое сжатие»).

Ну а суть в том, что, как бы ни разворачивались события, мы обречены. До этого ещё, впрочем, миллиарды или даже триллионы лет — достаточно, чтобы разобраться в том, как же всё-таки погибнет Вселенная.

Квантовая гравитация

Несмотря на активные исследования, теория квантовой гравитации пока не построена. Основная трудность в её построении заключается в том, что две физические теории, которые она пытается связать воедино, — квантовая механика и общая теория относительности (ОТО) — опираются на разные наборы принципов.

Так, квантовая механика формулируется как теория, описывающая временну́ю эволюцию физических систем (например атомов или элементарных частиц) на фоне внешнего пространства-времени.

В ОТО внешнего пространства-времени нет — оно само является динамической переменной теории, зависящей от характеристик находящихся в нём классических систем.

При переходе к квантовой гравитации, как минимум, нужно заменить системы на квантовые (то есть произвести квантование). Возникающая связь требует какого-то квантования геометрии самого пространства-времени, причём физический смысл такого квантования абсолютно неясен и сколь-либо успешная непротиворечивая попытка его проведения отсутствует.

Даже попытка провести квантование линеаризованной классической теории гравитации (ОТО) наталкивается на многочисленные технические трудности — квантовая гравитация оказывается неперенормируемой теорией вследствие того, что гравитационная постоянная является размерной величиной.

Ситуация усугубляется тем, что прямые эксперименты в области квантовой гравитации, из-за слабости самих гравитационных взаимодействий, недоступны современным технологиям. В связи с этим в поиске правильной формулировки квантовой гравитации приходится пока опираться только на теоретические выкладки.

Бозон Хиггса не имеет абсолютно никакого смысла. Почему же он существует?

Бозон Хиггса объясняет, как все остальные частицы приобретают массу, но в то же время поднимает множество новых вопросов. Например, почему бозон Хиггса взаимодействует со всеми частицами по-разному? Так, t-кварк взаимодействует с ним сильнее, чем электрон, из-за чего масса первого намного выше, чем у второго.

Кроме того, бозон Хиггса — первая элементарная частица с нулевым спином.

«Перед нами совершенно новая область физики элементарных частиц, — говорит учёный Ричард Руис — Мы понятия не имеем, какова её природа».

Излучение Хокинга

Производят ли чёрные дыры тепловое излучение, как это предсказывает теория? Содержит ли это излучение информацию об их внутренней структуре или нет, как следует из оригинального расчета Хокинга?

Излучением Хокинга называют гипотетический процесс испускания разнообразных элементарных частиц, преимущественно фотонов, чёрной дырой. Температуры известных астрономам чёрных дыр слишком малы, чтобы излучение Хокинга от них можно было бы зафиксировать — массы дыр слишком велики. Поэтому до сих пор эффект не подтверждён наблюдениями.

Согласно ОТО, при образовании Вселенной могли бы рождаться первичные чёрные дыры, некоторые из которых (с начальной массой 1012 кг) должны были бы заканчивать испаряться в наше время. Так как интенсивность испарения растёт с уменьшением размера чёрной дыры, то последние стадии должны быть по сути взрывом чёрной дыры. Пока таких взрывов зарегистрировано не было.

Почему Вселенная сбалансирована таким образом, что жизнь может существовать?

Если бы Вселенную сотворил не Бог, а слепой случай, нас просто не было бы. В этом высказывании есть доля истины. Действительно, галактики, звёзды, планеты, люди возможны только во Вселенной, которая первое время расширялась со строго определённой скоростью.

За расширение отвечает центробежное давление тёмной энергии, которое противостоит направленной внутрь силе тяготения, определяемой массой Вселенной, основную долю коей составляет нечто невидимое, названное тёмной материей.

Если бы соотношение этих сил было иным (если бы толчок тёмной энергии вскоре после рождения Вселенной оказался чуть более сильным) — пространство расширялось бы слишком быстро, и ни галактики, ни звёзды просто не смогли бы образоваться. Если бы тёмная энергия давила чуть слабее, Вселенная вновь свернулась бы.

Так почему же, спрашивает Эрик Рамберг из Национальной ускорительной лаборатории им. Энрико Ферми, они настолько хорошо уравновешены, что возникла та Вселенная, в которой мы живём?

«Нам неизвестна фундаментальная причина этого баланса, — подчёркивает специалист. — Нет сомнений, что количество тёмной энергии во Вселенной — наиболее точно настроенный показатель во всей физике».

Размерность пространства-времени

Существуют ли в природе дополнительные измерения пространства-времени, кроме известных нам четырёх? Если да, то каково их количество?

На сегодняшний день множество ученых физиков-теоретиков по всему миру исследуют вопрос многомерности пространства. В середине 1990-х Эдвард Виттен и другие физики-теоретики обнаружили веские доказательства того, что различные суперструнные теории представляют собой различные предельные случаи неразработанной пока 11-мерной М-теории.

А что, если и в самом деле мы воспринимаем всего 3 из 11 существующих измерений (M-теория)? В таком случае мы просто обречены на поедание крошек со стола космологии. Однако, всегда есть возможность описать то, что мы не можем воспринять непосредственно, с помощью математики.

Например, четвёртое измерение можно попытаться представить исходя из логики, что три воспринимаемых нами измерения являются относительно четвёртого тем же, что и два измерения плоскости относительно объемного восприятия.

Откуда берутся астрофизические нейтрино?

Теория предсказывает, что чрезвычайно высокоэнергетические нейтрино порождаются столкновениями быстрых заряженных частиц (космических лучей) с частицами света (фотонами) в космическом микроволновом фоновом излучении, которым пронизана вся Вселенная.

Но что приводит этот процесс в движение и как космические лучи ускоряются — неизвестно. Ведущая гипотеза, у которой нет никаких доказательств, состоит в том, что начало космическим лучам даёт вещество, попадающее в голодные сверхмассивные чёрные дыры в центрах галактик.

Возможно, получившиеся в результате нейтрино летят настолько быстро, что у каждой крошки столько же энергии, сколько в бейсбольном мяче, хотя в последнем миллиарды миллиардов атомов. «

Мы ничего не знаем об их природе, — говорит Абигейл Вирегг из Института космологической физики им. Кавли Чикагского университета — Вот когда узнаем, тогда и наведём справки об источниках, которые разгоняют эти частицы до чрезвычайно высоких энергий».

Мультивселенная

Существуют ли физические причины существования других вселенных, которые принципиально ненаблюдаемы?

Различные гипотезы о существовании мультивселенной высказывались специалистами по космологии и астрономии, физиками, философами, фантастами.

Термин «мультивселенная» был создан в 1895 году философом и психологом Уильямом Джеймсом и популяризирован писателем-фантастом Майклом Муркоком. Часто используются также такие термины, как «альтернативные вселенные», «альтернативные реальности», «параллельные вселенные» или «параллельные миры».

Возможность существования мультивселенной порождает различные научные, философские и теологические вопросы. Данная идея активно используется, например, в теории струн. Предположение о существовании мультивселенной используется также в многомировой интерпретации квантовой механики.

Почему случилось так, что Вселенная состоит из материи, а не антиматерии?

Антиматерия — та же материя: она обладает точно такими же свойствами, как вещество, из которого состоят планеты, звёзды, галактики.

Отличие только одно — заряд. Согласно современным представлениям, в новорождённой Вселенной того и другого было поровну. Вскоре после Большого взрыва материя и антиматерия аннигилировали (прореагировали с взаимным уничтожением и возникновением других частиц друг друга).

Спрашивается, как так вышло, что некоторое количество материи всё-таки осталось? Почему именно материя добилась успеха, а антивещество проиграло «перетягивание каната»?

Чтобы объяснить это неравенство, учёные усердно ищут примеры нарушения CP-инвариантности, то есть процессов, при которых частицы предпочитают распадаться с образованием материи, но не антиматерии.

«Прежде всего хотелось бы понять, различаются ли нейтринные осцилляции (превращение нейтрино в антинейтрино) между нейтрино и антинейтрино, — говорит поделившаяся вопросом Алисия Мэрино из Колорадского университета. — Ничего подобного до сих пор не наблюдалось, но мы надеемся на следующее поколение экспериментов».

Теория всего

Существует ли теория, которая объясняет значения всех фундаментальных физических констант? Существует ли теория, которая объясняет, почему законы физики таковы, как они есть?

Теория всего — гипотетическая объединённая физико-математическая теория, описывающая все известные фундаментальные взаимодействия.

Первоначально данный термин использовался в ироническом ключе для обозначения разнообразных обобщённых теорий. Со временем термин закрепился в популяризациях квантовой физики для обозначения теории, которая бы объединила все четыре фундаментальные взаимодействия в природе.

В течение двадцатого века было предложено множество «теорий всего», но ни одна из них не смогла пройти экспериментальную проверку, или существуют значительные затруднения в организации экспериментальной проверки для некоторых из кандидатов.

Бонус: Шаровая молния

Какова природа этого явления? Является ли шаровая молния самостоятельным объектом или подпитывается энергией извне? Все ли шаровые молнии имеют одну и ту же природу или существуют разные их типы?

Шаровая молния — светящийся плавающий в воздухе огненный шар, уникально редкое природное явление.

Единой физической теории возникновения и протекания этого явления к настоящему времени не представлено, также существуют научные теории, которые сводят феномен к галлюцинациям.

Существуют около 400 теорий, объясняющих явление, но ни одна из них не получила абсолютного признания в академической среде. В лабораторных условиях похожие, но кратковременные явления удалось получить несколькими разными способами, так что вопрос о природе шаровой молнии остаётся открытым. По состоянию на конец XX века не было создано ни одного опытного стенда, на котором это природное явление искусственно воспроизводилось бы в соответствии с описаниями очевидцев шаровой молнии.

Широко распространено мнение, что шаровая молния — явление электрического происхождения, естественной природы, то есть представляет собой особого вида молнию, существующую продолжительное время и имеющую форму шара, способного перемещаться по непредсказуемой, иногда удивительной для очевидцев траектории.

Традиционно достоверность многих свидетельств очевидцев шаровой молнии остаётся под сомнением, в том числе:

  • сам факт наблюдения хоть какого-то явления;
  • факт наблюдения именно шаровой молнии, а не какого-то другого явления;
  • отдельные подробности явления, приводимые в свидетельстве очевидца.

Сомнения в достоверности многих свидетельств осложняют изучение явления, а также создают почву для появления разных спекулятивно-сенсационных материалов, якобы связанных с этим явлением.

По материалам: несколько десятков статей из wikipedia.org, computerra.ru

11 величайших нерешенных проблем современной физики

В 1900 году британский физик лорд Кельвин объявил: «в физике больше нет ничего нового, все, что можно было открыть, уже открыто. То, что остается — это все более и более точное измерение старого». В течение трех десятилетий физика показала, что он серьезно ошибался: были открыты квантовая механика и теория относительности Эйнштейна, которые произвели революции в науке. Сегодня ни один физик не посмел бы утверждать, что мы знаем все о вселенной. Напротив, каждое новое открытие, кажется, открывает ящик Пандоры с еще более глубокими вопросами физики. В этой статье мы поговорим про те вопросы в физике, которые до сих пор остаются без ответа.
Темная материя и энергия

Как бы ученые не пытались объяснить нашу вселенную текущими законами физики, у них ничего не получается. Если учитывать только видимое вещество, то его гравитации не хватит, чтобы удерживать галактики от распада на части. И, дабы объяснить стабильность галактик во вселенной, была введена темная материя — гипотетическое вещество, которое не испускает электромагнитного излучения и взаимодействует с привычной материей только с помощью гравитации. Увы, хотя термину «темная материя» уже 90 лет, ее до сих пор не обнаружили, хотя и нашли потенциального претендента, возможно, полностью состоящего из нее.
Как это обычно бывает, темной материи не хватило, чтобы объяснить все несостыковки текущей физики и наблюдаемых явлений. Поэтому, чтобы объяснить расширение Вселенной с ускорением, была введена еще и темная энергия, являющейся космологической константой — иными словами, неизменной энергетической плотностью, равномерно распределенной по Вселенной. Причем, что самое любопытное, привычное нам вещество занимает по массе всего 4% Вселенной, когда темная материя — 22%, а темная энергия вообще 74%. Казалось бы, при таком распространении мы должны найти ее следы, но, увы, пока что этого не произошло.
Почему время идет только вперед?

Пожалуй, этот вопрос задавали себе многие — ведь так хотелось бы вернуться в прошлое и что-то исправить. Физики пытались объяснить эту «стрелу времени», направленную только вперед, энтропией: грубо говоря, мерой хаоса во вселенной. Все, что мы не делали, приводит к увеличению энтропии: это гласит второй закон термодинамики. Яйцо, будучи целым, имеет низкую энтропию. Разбив его на сковородку, вы ее увеличите. Но, казалось бы, в чем проблема собрать обратно желток и белок в скорлупу и склеить ее? Ведь тем самым можно будет уменьшить энтропию и как бы сделать для яйца «машину времени».

Увы, это не так — в итоге на «сборку» яйца снова вы потратите некоторое количество энергии, а, значит, снова увеличите общую энтропию Вселенной. Казалось бы, вот и ответ на вопрос: раз энтропия и время связаны, и энтропия может только увеличиваться, то время может идти только вперед. Но и тут хватает загвоздок: так, в будущем Вселенная достигнет равновесия и максимума энтропии — она будет полностью однородной и темной, без всяких звезд и галактик. Энтропия в ней навечно станет константой — значит, и время тоже? Ведь в таком мире без разницы, куда оно течет, в итоге все равно ничего не меняется!
С другой стороны, вспомним начало Вселенной из Большого Взрыва, когда энтропия была минимальной, и с тех пор постоянно растет. Возникает вопрос — почему это происходит именно так, а не наоборот? Увы — мы не знаем ответа на этот вопрос. Так что связь времени и энтропии, конечно, интересная, но все равно не отвечает нам на вопрос, почему время идет вперед и только вперед.
Есть ли параллельные вселенные?
Астрофизики предполагают, что на больших масштабах пространство-время плоское, а не искривленное, то есть оно бесконечно. Однако та область, которую мы видим и называем Вселенной, вполне себе конечна и простирается «всего» на 41 млрд световых лет. А, значит, все частицы нашей Вселенной могут комбинироваться хоть и крайне большим (10^10^122 степени), но все же конечным числом. А раз пространство-время бесконечно, то на нем будет бесконечной множество различных вселенных, и раз наша Вселенная конечна, то она будет иметь… бесконечное число своих копий. И бесконечное число копий, где вы позавтракали не йогуртом, а бутербродом с сыром. Но, конечно, это чисто математические выкладки, которые мы никак не можем проверить, так что этот вопрос так и остается вопросом.
Почему материи больше, чем антиматерии?

След первого обнаруженного позитрона в пузырьковой камере.
В привычном нам мире электрон заряжен отрицательно, а протон — положительно. А может ли быть наоборот? Вполне: последние 50 лет ученые создают антипротоны и позитроны (антиэлектроны), которые отличаются от своих «нормальных» братьев только зарядом и барионным числом (то есть позитрон заряжен положительно). При столкновении частицы с античастицей они аннигилируют, производят огромное количество энергии.
Но отсюда возникает вполне логичный вопрос: если материя и антиматерия максимально схожи, то после Большого Взрыва их должно было оказаться поровну. Разумеется, они бы аннигилировали полностью, и вселенная была бы пуста (ну, почти пуста — остались бы одни фотоны). А раз мы существуем, значит, материи в итоге было образовано больше, чем антиматерии. Почему? Никто не знает.
Как измерения разрушают квантовые волновые функции?

Микромир работает совсем не так, как привычная нам реальность. Частицы ведут себя не как шарики, а как волны. Каждая из частиц описывается так называемой волновой функцией — распределением вероятностей, которые говорят нам лишь о том, какими могут быть ее местоположение, скорость и другие свойства.
Фактически, частица имеет диапазон значений для каждого из свойств — но только до того момента, пока вы это свойство не станете измерять. Например, если вы захотите узнать местоположение частицы, то волновая функция коллапсирует, и вместо набора различных мест вы получите только одно, которое и образует привычную нам реальность. Этот парадокс, названный проблемой измерения, так и остается без решения.
Что происходит внутри черной дыры?
Куда исчезает информация внутри черной дыры? Если вы бросите в нее зонд, то вы не получите от него никаких данных, так как скорость убегания от черной дыры больше скорости света. Но черные дыры не вечны — существует излучение Хокинга, благодаря которому они медленно испаряются, и в итоге полностью исчезают. При этом само излучение зависит лишь от характеристик черной дыры (ее массы, скорости вращения и так далее), то есть, получается, данные о нашем зонде полностью теряются — без разницы, что вы кинете в черную дыру, зонд или камень с той же массой, на выходе излучение будет абсолютно одинаковое.
Но тут мы приходим к противоречию с квантовой физикой: она гласит, что квантовая информация не теряется и не копируется, и, если знать полную информацию о начальном состоянии любого объекта (например, зонда), то можно рассчитать и любое последующее. А «пережеванное» черной дырой вещество, получается, теряет всю свою информацию — парадокс, решение которого играет ключевую роль для построения законов квантовой гравитации, и пока что эта проблема остается без решения.
Что такое гравитация?

Почти все силы во вселенной определены различными частицами. Так, за электромагнетизм отвечают фотоны, за слабую ядерную силу — W- и Z-бозоны, за сильную ядерную силу — глюоны. Остается гравитация, и с ней есть одна проблема: гипотетическая частица, переносчик гравитации — гравитон — так и не была обнаружена. Теоретически, она не имеет массы и почти не взаимодействует с веществом, но на практике мы лишь получили ограничение сверху на ее массу благодаря гравитационным волнам от столкновения черных дыр, и это не ноль, хотя и очень близкая к нему цифра.
Пока мы не нашли гравитон, мы не можем работать с гравитацией так, как с другими фундаментальными взаимодействиями, которые по сути являются обменом частиц. Более того, некоторые физики даже предполагают, что гравитоны работают в дополнительных измерениях за пределами пространства-времени. В любом случае, ответа на вопрос у нас пока нет.
Мы живем в ложном вакууме?

Что мы подразумеваем под вакуумом? Отсутствие чего-либо в данной точке пространства. Ну хорошо, мы можем освободить от частиц небольшой объем (хотя сделать это в случае с нейтрино, которые практически не взаимодействуют с веществом, будет, мягко говоря, трудновато). Остаются еще различные излучения и поля — ладно, попробуем избавиться и от них. А вот это уже не получится — есть и темная энергия, и поле Хиггса, и различные квантовые флуктуации. То есть, получается, вакуум, который мы можем создать, все-таки имеет какую-то отличную от нуля энергию, поэтому он и называется ложным.
Отсюда возникает вполне логичный вопрос — раз наш вакуум ложный, то может где-то есть истинный, с нулевой энергией? Или хотя ты чуть менее ложный, где энергия вакуума чуть ниже? Вполне может быть, и отсюда приходит «белый пушной зверек».
Частицы имеют одно интересное свойство — возможность туннелировать сквозь вещество, не обращая на него внимание, в значение с другой энергией. Что произойдет, когда хотя бы одна частица переместится в значение с меньшей энергией вакуума, чем в окружающей нас вселенной? Правильно, она потянет за собой все другие, и, в конечном счете, всю вселенную. Чем это грозит нам? Да тем, что мы просто перестанем существовать: ведь все, что мы видим, и все, из чего мы состоим, подчиняется определенным законам физики с определенными константами. «Перескок» в область, где энергия ложного вакуума ниже, чем у нас, изменит и законы, и константы. Да, вселенная от этого существовать не перестанет, она просто изменится. Но вот не факт, что мы останемся жить.
Конечно, все написанное выше выглядит страшилкой на ночь — да, собственно, ей и является. По расчетам Хокинга, дабы хотя бы одна частица туннелировала в состояние с другим ложным вакуумом, требуется энергия порядка 100 миллионов ТэВ — это в 10 миллионов раз больше, чем может дать Большой Адронный Коллайдер. Такие значения энергий не встречаются даже в сверхмассивных звездах, так что можете быть спокойны — с крайне высокой вероятностью наша вселенная никуда не денется. Но все же может, если теория ложного вакуума верна.
Что лежит за пределами Стандартной модели?
Стандартная модель — одна из самых успешных физических теорий, которая проходит все проверки на протяжении вот уже больше 40 лет. Эта модель описывает поведение частиц вокруг нас и, например, объясняет, почему они имеют массу. К слову, открытие бозона Хиггса — частицы, которая дает материи массу — как раз является одним из тех экспериментов, в очередной раз подтвердивших Стандартную модель.
Но уже понятно, что вселенная устроена сложнее — взять, например, потерю квантовой информации в черной дыре. Поэтому становится очевидным, что нужно придумывать новые модели: например, существует Теория струн, которая говорит о том, что фундаментальные взаимодействия возникают в результате колебаний ультрамикроскопических струн с масштабами порядка 10-35 метра. Это на пару десятков порядков меньше диаметра атомного ядра, и у нас нет абсолютно никаких инструментов для работы на таких масштабах, поэтому мы не можем проверить Теорию струн. Так что ответ на вопрос, что же лежит за пределами Стандартной модели, остается открытым.
Как звуковые волны излучают свет?

Синяя точка — не лазер и не ошибка камеры, это вспышка в пузырьке внутри воды.
Один из тех редких примеров загадок, которые можно наблюдать в лаборатории, но не получается объяснить. Сам эксперимент максимально прост: возьмите немного воды и направьте на нее звуковые волны — внутри нее образуются пузырьки, которые образуются из-за перепада давления от звуковых волн. Разумеется, эти пузырьки быстро схлопываются, однако в этот момент… они излучают свет в виде вспышек, длящихся триллионные доли секунды — явление, называемое сонолюминесценция.

Проблема тут в том, что неизвестен источник этого света. Ученые обнаружили, что внутри пузырьков на долю секунды температура достигает десятков тысяч градусов, откуда строятся абсолютно фантастические теории, начиная от крошечных реакций ядерного синтеза вплоть до электрического разряда. И хотя существует множество снимков этого процесса, до сих пор нет хорошего объяснения происходящего.
Есть ли порядок в водовороте хаоса?
Школьный пример — зная состояние воды в левой трубке, его можно вычислить для правой.
Отличным примером того, что даже в школьном курсе физики есть задачи тысячелетия, за решения которых предлагают миллион долларов, являются уравнения Навье-Стокса. По сути это система дифференциальных уравнений, которая описывает движение вязкой ньютоновской жидкости. Проблема в том, что нахождение общего решения в случае пространственного потока усложняется тем, что оно нелинейно и сильно зависит от начальных и граничных условий. И хотя в частных случаях решения есть (думаю, все в школе решали задачки по нахождению скорости потока воды в трубах разного диаметра), мы даже не знаем, есть ли оно в общем случае — а ведь это важно даже для таких, казалось бы, банальных вещей, как правильный прогноз погоды.
И это далеко не все проблемы, с которыми сталкивается современная физика, и чем больше мы в них углубляемся, тем больше понимаем, что все наши знания, накопленные за столетия и даже тысячелетия, или не верны, или крайне поверхностны. Но это не повод опускать руки — наоборот, это шанс узнать больше об окружающем нас мире и пустить эти знания нам же на благо.