Дисперсия света. Цветовой диск Ньютона

в)чтение учебника дома -4%;

г)рассказ учителем нового материала -17%;

д)самостоятельное выполнение опытов -36%;

е)ответ у доски -3%.

Какое домашнее задание вы предпочитаете выполнять?

а)чтение учебника -22%;

б)решение задач из учебника -20%;

в)наблюдение физических явлений -40%;

г)составление задач -75;

д)изготовление простых устройств, моделей -8%;

е)решение трудных задач -3%.

На каком уроке вам интересно?

а)на контрольной работе -3%;

б)на лабораторной работе -60%;

в)на уроке решения задач -8%;

г)на уроке изучения нового материала -29%;

д)не знаю -7%.

Анализ ответов показал, что четко фиксируется интерес учащихся к эксперименту. И это неудивительно, так как особенностью физики является ее экспериментальный характер. Поэтому наряду с обычными домашними заданиями - изучением текста учебника, выучиванием правил, законов, решением задач и упражнений - необходимо, чтобы учащиеся выполняли задания практического характера: наблюдение явлений в природе, выполнение качественных опытов, измерений.

В учебниках “Физика-7”, “Физика-8” (авторы А.В.Перышкин, Н.А.Родина) учащимся после изучения отдельных тем предлагаются экспериментальные задания для наблюдений, которые можно выполнить в домашних условиях, объяснить их результаты, составить краткий отчет о работе...

Систематическое выполнение учащимися экспериментальных лабораторных работ способствует более осознанному и конкретному восприятию изучаемого на уроке материала, повышает интерес к физике, развивает любознательность, прививает ценные практические умения и навыки. Эти задания являются эффективным средством повышения самостоятельности и инициативы учащихся, что благоприятно сказывается на всей их учебной деятельности”

Из статьи И.В.Литовко видно, что многим учащимся при изучении физики нравится наблюдать за опытами, а многие не прочь проделать какие-либо опыта дома в качестве домашнего задания. Какие еще плюсы у домашних экспериментов по сравнению с опытами и лабораторными, проводимыми в классе? Как уже говорилось, это менее жесткое ограничение по времени. Так же дети дома чувствуют себя более комфортно, чем на лабораторных занятиях в школе, где многие дети могут пребывать в стрессовом состоянии, что может отрицательно влиять на продуктивность выполнения работы. При выполнении задания дома школьники полностью самостоятельно выполняют задание, занимаются творческой деятельностью, что благоприятно сказывается на их развитии. О том, что домашние опыты полезно использовать учителю в процессе обучения школьников сказано достаточно много. Теперь посмотрим, что же представляют собой эти опыты и как с ними можно работать учителю.

Требования, предъявляемые к домашним экспериментам. Прежде всего, это, конечно, безопасность. Так как опыт проводится учеником дома самостоятельно, без непосредственного контроля учителя, то в опыте не должно быть никаких химических веществ и предметов, имеющих угрозу для здоровья ребенка и его домашнего окружения. Опыт не должен требовать от ученика каких-либо существенных материальных затрат, при проведении опыта должны использоваться предметы и вещества, которые есть практически в каждом доме: посуда, банки, бутылки, вода, соль и так далее. Выполняемый дома школьниками эксперимент должен быть простым по выполнению и оборудованию, но, в то же время, являться ценным в деле изучения и понимания физики в детском возрасте, быть интересным по содержанию. Так как учитель не имеет возможности непосредственно контролировать выполняемый учащимися дома опыт, то результаты опыта должны быть соответствующим образом оформлены (примерно так, как это делается при выполнении фронтальных лабораторных работ). Результаты опыта, проведенного учениками дома, следует обязательно обсудить и проанализировать на уроке. Работы учащихся не должны быть слепым подражанием установившимся шаблонам, они должны заключать в себе широчайшее проявление собственной инициативы, творчества, исканий нового. На основе вышесказанного кратко сформулируем предъявляемые к домашним экспериментальным заданиям требования :

Безопасность при проведении;

Минимальные материальные затраты;

Простота по выполнению;

Иметь ценность в изучении и понимании физики;

Легкость последующего контроля учителем;

Наличие творческой окраски.

Таким требованиям должны соответствовать опыты, предлагаемые учителем школьникам для самостоятельного проведения в домашних условиях. Далее рассмотрим, как домашние опыты и наблюдения учитель может применять в процессе обучения школьников физике.

Методика работы учителя с домашними экспериментальными заданиями. Так как одно из требований к домашнему опыту - простота по выполнению, следовательно, их применение целесообразно проводить на начальном этапе обучения физике, когда в детях еще не угасло природное любопытство. К тому же вряд ли удастся придумать эксперименты для домашнего проведения по таким темам, как, например: большая часть темы “Электродинамика” (кроме электростатики и простейших электрических цепей), “Физика атома”, “Квантовая физика”.

Домашний эксперимент можно задавать после прохождения темы в классе. Тогда ученики увидят собственными глазами и убедятся в справедливости изученного теоретически закона или явления. При этом полученные теоретически и проверенные на практике знания достаточно прочно отложатся в их сознании.

А можно и наоборот, задать задание на дом, а после выполнения провести объяснение явления. Таким образом, можно создать у учащихся проблемную ситуацию и перейти к проблемному обучению, которое непроизвольно рождает у учащихся познавательный интерес к изучаемому материалу, обеспечивает познавательную активность учащихся в ходе обучения, ведет к развитию творческого мышления учеников. В таком случае, даже если школьники не смогут объяснить увиденное дома на опыте явление сами, то они будут с интересом слушать рассказ преподавателя.

Летние работы и наблюдения. Практические задания по физике можно давать учащимся и на летний период, чтобы использовать богатейшую лабораторию - природу и разнообразные объекты техники, которых нет под рукой во время обучения на уроках в школе. Учителю, дающему летнее задание, не следует гнушаться его простотой и несложностью. Задания, даваемые учащимся на каникулы, должны быть краткими и простыми.

Если учащийся, живущий на даче, в деревне, подойдя за водой к деревенскому колодцу, обратит внимание (по заданию учителя) на устройство ворота или на устройство колодезного журавля да еще сравнит диаметр вала с диаметром колеса или “длины плеч” журавля, то выполнение уже этого простенького задания принесет пользу. Этот учащийся при проработке или при повторении темы “Простые механизмы” будет воспринимать (или воспроизводить) материал гораздо сознательнее, чем тот учащийся, который никогда не видел или не обращал внимания на подобные механизмы.

Особенно разнообразные задания можно предложить тем ученикам, которые будут купаться и кататься на лодке. Не чувствуя обстановки урока, эти учащиеся с особенным интересом вспомнят о заданиях учителя и с большой охотой будут наблюдать различные явления и проделывать несложные опыты. По-новому будут смотреть они на зеркальную поверхность пруда или озера, в которой отражаются противоположный берег и облака, видя в этих явлениях действие законов отражения и преломления. А как просты и разнообразны опыты по образованию и распространению волн от брошенного в воду камня! Сколько раз учащийся может повторить эти опыты, находясь на мостках пруда. Еще можно предложить ученикам понаблюдать за плаванием тел, за “потерей в весе” по закону Архимеда, за понижением температуры собственного тела при выходе из воды наружу при ветре (теплота парообразования и интенсивность испарения). При плавании на лодке следует обратить внимание учащихся на проявление инерции, когда быстро плывущая лодка с разгона врезается в берег и на проявление третьего закона Ньютона при прыжках с лодки на берег или просто в воду. Или еще пример. Вот учащиеся пересекают речку на лодке. Кажется, маленький факт. Однако и здесь можно обратить их внимание на сложение движений и указать на правило параллелограмма.

Задача учителя в организации летних работ и наблюдений состоит главным образом в том, чтобы натолкнуть на мысль, направить, сделать намек. Все остальное добавит собственная зрения учащихся и их неиссякаемая любознательность.

Если учитель задал ученикам на дом провести эксперимент или наблюдение, то совершенно не обязательно, что все учащиеся (как и при любом домашнем задании) выполнят это задание. При любом домашнем задании есть ученики, выполнившие домашнюю работу и не сделавшие ее по какой-либо причине. Однако, следует ожидать, что учеников, желающих провести дома самостоятельно опыт, будет больше чем желающих читать учебник. Как карать за невыполненное домашнее задание и насколько сильно требовать выполнения опыта зависит от конкретного учителя. Обсуждение механизма выставления оценок не входит в тему данной работы, поэтому здесь мы не будем останавливаться. Ясно то, что выполнение дома опыта должно поощряться учителем. Это может быть выставление хороших оценок, постановка выполнивших в пример невыполнившим, тут опять же все зависит от конкретного учителя, от его характера работы с каждым отдельным классом.

Проверка выполнения работы. При выполнении работы будет очень хорошо, если ученики будут записывать свои наблюдения в виде письменного отчета о проделанной работе (кратко: что делали, что увидели, сделать попытку дать объяснение увиденному). Это даст учителю возможность проверить выполнение, точнее оценить каждого ученика. При проверке заданного на дом опыта учитель должен обязательно обсудить в классе со всеми учениками теоретические основы наблюдаемого явления. Сначала учителю следует выслушать учеников, как они объяснят увиденное. Далее следует отметить верные мысли учеников, дающих правильное (или почти правильное) объяснение. В заключении учителю следует вкратце напомнить ученикам про опыт и самому четко проговорить ученикам объяснение происходящего при опыте явления, отметить заблуждения учеников (если таковые будут присутствовать в их ответах), указать, где еще на практике можно столкнуться с проявлениями подобного явления. После самостоятельного проведения опыта учениками и обсуждения увиденного с научной точки зрения при участии учителя, у учеников должна сложиться достаточно полная картина об изучаемом явлении. Это представление (а учитель должен приложить все усилия для того, чтобы оно сформировалось правильно) останется у учеников в памяти надолго. Примерно так, по мнению автора, должна выглядеть проверка выполнения опыта, заданного на дом. Такая проверка отнимет от урока времени не больше, чем проверка любого другого домашнего задания, и, в то же время, принесет немалую пользу для формирования у учащихся верных представлений об окружающем мире.

В статье, опубликованной в журнале Nature Communications , сообщается об экспериментальной реализации любопытного квантового состояния, описанного теоретиками год назад и окрещенного квантовым Чеширским Котом. В роли «Чеширского Кота» выступал нейтрон, а в роли улыбки - спин нейтрона. Проведенные измерения рисуют парадоксальную на первый взгляд картину: нейтрон внутри устройства двигался по одной траектории, а спин нейтрона - без самого нейтрона! - по другой. Однако вопиющая парадоксальность этой ситуации исчезает, если внимательно вчитаться в то, что именно в этом эксперименте происходит.

Парадоксальность квантовой механики

Научно-популярные рассказы о квантовых эффектах часто грешат излишней сенсационностью, подчеркнутой парадоксальностью. Нередко такая искусственно раздутая парадоксальность подкрепляется высказыванием Ричарда Фейнмана о том, что никто по-настоящему не понимает квантовой механики. Такая цитата специально усиливает впечатление, что физики-де сами не понимают того, что они получают в своих квантовых экспериментах. Это, конечно, не так. Законы квантового мира очень непривычны с точки зрения повседневной интуиции, от этого никуда не деться. Но это вовсе не значит, что в квантовом мире реализуются любые странности, какими бы дикими и противоречащими логике вещей они ни казались. Квантовые законы математически самосогласованы, и если ими воспользоваться, то разнообразные «квантовые парадоксы» - парадоксы с житейской точки зрения! - вполне распутываются.

На днях в журнале Nature Communications была опубликована с впечатляющим заголовком: «Наблюдение квантового Чеширского Кота в интерферометрическом эксперименте с волнами материи ». В этой статье сообщается об осуществлении предложенного год назад эксперимента , демонстрирующего необычные свойства квантовых частиц (из той статьи 2013 года и пошел термин «квантовый Чеширский Кот»).

Броский термин обеспечил освещение новой статьи в многочисленных СМИ. В некоторых из них была даже сделана честная попытка пересказать суть явления. Вкратце, в эксперименте с нейтронами физикам удалось отщепить некоторое свойство нейтрона от его материальной сущности. Всё выходило так, как если бы нейтрон перемещался в установке по одному пути, а его характеристика - совсем по другому, по тому пути, на котором самой частицы не было . Это, разумеется, звучит парадоксально и сразу же вызывает вопрос «как такое может быть?». Впрочем, на этот естественный вопрос подавляющее большинство заметок молчаливо предлагало ничего не объясняющий ответ: «Да, вот такие чудеса бывают в квантовом мире».

Цель этой заметки - не столько рассказать о деталях экспериментальной работы, сколько отделить реальную суть явления от искусственно накрученной парадоксальности. Для ее понимания не требуется быть специалистом или «проходить» квантовую механику в университете; тут должно хватить поверхностного знакомства по научно-популярным материалам и немножко логики.

Два базовых квантовых факта

Начнем с двух базовых фактов. Во-первых, квантовая частица может одновременно находиться в разных местах. Обычно это объясняют на примере интерференции электрона, который пролетает одновременно сквозь две щели и образует на экране интерференционную картину (см., например, соответствующую главу из Фейнмановских лекций по физике). Мы это проиллюстрируем устройством, которое как раз использовалось в обсуждаемой статье, - интерферометром Маха-Цендера (рис. 2).

Частица (фотон, электрон, нейтрон и т. п.) влетает в устройство, расщепляется полупрозрачным зеркалом на входе на две «ипостаси», которые дальше летят по двум разным путям, и, наконец, снова воссоединяются в приемном устройстве. Подчеркнем: не просто пучок электронов или световой луч делится пополам, а каждый электрон или фотон идет сразу по двум путям. Вы можете физически встать посередине, и тогда каждый электрон будет обходить вас одновременно с двух сторон. Это очень непривычно, но так уж работает микромир.

Электрон, который идет одновременно по двум разным путям, - это один из примеров суперпозиции состояний. По законам квантовой механики, если электрон может находиться в состоянии A или в состоянии B, то он может также существовать и в состоянии A + B, то есть и там, и там одновременно. Эти состояния A и B могут быть двумя путями в интерферометре, или двумя поляризациями фотона, или их скоррелированными комбинациями (в таком случае эти величины называются квантово-запутанными), или еще чем-то. Широко известен и экстремальный случай суперпозиции - так называемый кот Шрёдингера (не путать с Чеширским Котом!), который, кстати, тоже уже экспериментально наблюдался - правда, не материальный, а многофотонный.

Во-вторых, процесс измерения какой-либо характеристики частицы описывается в квантовой механике совсем не так, как простое квантовое движение частицы. Сам акт измерения кардинально «портит» квантовое состояние. В результате измерения не только происходит переключение детектирующего прибора, но и само квантовое состояние резко изменяется, коллапсирует (самое простое описание см. в заметке Квантовая сутра , а чуть серьезнее - в Фейнмановских лекциях по физике или в книжке Как понимать квантовую механику).

Как в этом убедиться на примере интерферометра? Запустим поток частиц в исходный интерферометр, а датчик в конце будет отсчитывать их количество. Пусть начальное состояние частиц было суперпозицией верхнего и нижнего путей. Теперь проведем измерение - проверим, идет ли частица по нижнему пути. Поставим непрозрачную стенку на верхнем пути и посмотрим на показания датчика: частота отсчетов уменьшилась (рис. 3). Каждое срабатывание датчика говорит о том, что конкретная частица попалась на нижнем пути, но не все частицы так ловятся. Аналогично можно поставить и эксперимент по проверке того, идет ли частица по верхнему пути; он даст похожий результат.

Однако сам акт измерения, само наличие стенки изменило состояние частицы. После измерения частица ушла из состояния суперпозиции и теперь гарантированно идет по нижнему пути. На верхнем пути на рис. 3 частицы уже нет. И если теперь, после первой стенки, поставить вторую, но уже на нижнем пути, датчик замолчит. Это и понятно, ведь мы заблокировали оба пути для электрона, но это также иллюстрирует и тот факт, что после первого измерения состояние частиц резко поменялось.

Постселекция квантового состояния

Итак, если мы запустили частицу в интерферометр, то, в зависимости от своего квантового состояния Ψ, она может идти либо по одному пути, либо по другому, либо сразу и там, и там с некоторой амплитудой вероятности. Добавим теперь новую деталь в интерферометр - так называемую постселекцию , или «последующий выбор» квантового состояния. Для этого на выходе мы ставим сложную систему, которая анализирует квантовое состояние пришедшей частицы. Если это состояние точь-в-точь совпадает с некоторым сигнальным состоянием Φ, которое может отличаться от начального состояния Ψ, - частица летит в сигнальный детектор (рис. 4). Если это состояние совсем на него не похоже (на математическом языке - ортогонально сигнальному состоянию), частица уходит куда-то вбок и не попадает в детектор.

В эксперименте с постселекцией мы запускаем частицу и проводим над ней измерения, но потом учитываем результат только в случае срабатывания сигнального детектора . Говоря простыми словами, мы не просто измеряем свойство частицы, а сознательно изучаем ее в предвзятых условиях , в предвзятой выборке. Все вероятности, полученные в таком эксперименте, - не абсолютные, а условные, это вероятности при выполнении условий постселекции. И это сразу же заставляет нас аккуратно формулировать выводы такого эксперимента.

Квантовый Чеширский Кот: попытка 1

Опишем теперь эксперимент, предложенный в статье 2013 года, - эксперимент, который мы могли бы окрестить обнаружением квантового Чеширского Кота, если бы не последующее разоблачение. Для желающих повторить вычисления скажем, что все они простые и подробно описаны в статье ; их может проделать любой, кто познакомился с математическим формализмом квантовой механики.

На вход интерферометра подается фотон, идущий по обоим путям и обладающий горизонтальной линейной поляризацией. Постселекция отбирает фотонное состояние Ψ в виде особенной суперпозиции: (верхний путь и горизонтальная поляризация) + (нижний путь и вертикальная поляризация). Теперь в таком эксперименте проводим два типа измерений. В первом эксперименте - он проводится по описанной выше методике - мы проверяем, по какому пути идет фотон. Результат измерения таков: он идет только по верхнему пути (рис. 5).

Во втором эксперименте мы с помощью специальной пластинки измеряем круговую поляризацию фотона (рис. 6). Результат таков: ненулевая поляризация детектируется только в нижнем пути. Вывод: сами фотоны идут по верхнему пути, а поляризация - отдельно от фотонов! - по нижнему.

Конечно, этот парадокс не настоящий, и он распутывается приведенными выше рассуждениями.

Во-первых, не надо считать, что в нижнем плече интерферометра, там, где регистрируется поляризация, нет совсем никаких фотонов. Они реально там есть. Просто в первом типе экспериментов измерение превращает этот фотон в несигнальное состояние. Их мог бы зарегистрировать какой-то другой датчик, но в нашем эксперименте с постселекцией мы такие события отбрасываем. Так пропадает главная «мистика»: поляризация не летит сама по себе, она физически переносится фотонами, но просто мы их решили не учитывать .

Во-вторых, эти два типа эксперимента - по проверке наличия фотона и по измерению его поляризации - неизбежно проводятся с разными фотонами, а не с одним и тем же. В интерферометр один за другим влетают фотоны в определенном состоянии. У первого фотона мы «спросили» на нижнем пути одну характеристику - и от этого он сколлапсировал в несигнальное состояние, у второго фотона мы «спросили» другую характеристику - и он сколлапсировал в сигнальное состояние. Ничего странного в том, что разные фотоны сколлапсировали по-разному при разных измерениях, нет.

Чтобы внести полную ясность, можно провести оба типа измерений одновременно над каждым конкретным пролетающим фотоном. В этом случае результаты изменятся (ведь после первого измерения состояние фотона резко меняется!), и возникает банальная картина: датчик срабатывает только тогда, когда мы обнаружили фотон на каком-то пути и обнаружили поляризацию на этом же пути (рис. 7). Таким образом, «полный допрос» фотона показывает, что поляризация летит именно там, где физически летит и сам фотон. От кажущегося парадокса не осталось и следа.

Квантовый Чеширский Кот: попытка 2

Итак, первая попытка создать систему, напоминающую квантового Чеширского Кота (рис. 1), не привела ни к чему интересному: при аккуратном обсуждении результатов кажущаяся мистичность тут же развеялась. Это был бы конец истории, если бы не новое, более тонкое свойство квантовых систем, которое и было предложено в статье 2013 года .

Авторы той статьи напоминают, что в квантовой механике существует и особый тип измерений - так называемые слабые измерения , которые проводятся как раз в опытах с постселекцией. В ходе слабого измерения прибор лишь слегка чувствует измеряемую характеристику частицы. Он также чуть-чуть воздействует на квантовое состояние частицы, но вовсе не приводит к абсолютно гарантированному коллапсу квантового состояния. В результате однократного слабого измерения мы получаем не слишком определенную информацию о состоянии частицы, зато и само состояние портится не слишком сильно - этакий компромисс между точностью и силой воздействия. Однако если повторить много раз слабое измерение над одинаковыми частицами, в среднем возникнет более-менее четкая картина изучаемой величины.

Вычисления, проведенные в теоретической статье, показали, что как раз с помощью слабых измерений квантовый Чеширский Кот наконец-то может быть получен. Сам эксперимент может выглядеть, как на рисунках в предыдущем разделе, но только измерения теперь - слабые. Многократно повторенное слабое измерение поляризации в эксперименте с постселекцией будет выдавать ненулевое значение в одном плече интерферометра, а такое же измерение наличия частицы - в другом. Но только теперь уже можно производить слабые измерения обоих типов одновременно . Опасности, что сам акт измерения полностью разрушит первоначальное состояние, уже нет. Но, повторимся, и мистики здесь тоже нет, поскольку все эти измерения не абсолютные, а условные, они берутся при условии срабатывания сигнального детектора, да и получаются лишь в среднем, после выполнения большого числа измерений.

Манипуляция спином нейтрона на входе, выходе и внутри интерферометра производится специальными катушками с магнитным полем (ST1, ST2, SRs на рис. 8). Полупрозрачная для нейтронов пластинка (ABS) с коэффициентом пропускания 0,79 позволяет проверять, по какому из двух путей идет нейтрон (первый тип эксперимента). Дополнительное магнитное поле внутри интерферометра, поворачивающее спин на 20 градусов, вкупе с фазовой пластинкой (PS) позволяет измерить спин (второй тип эксперимента). На выходе стоят два детектора, сигнальный (O-Det) и проверочный (H-Det), которые регистрируют попадание нейтрона. Сигнальный используется для постселекции, проверочный - для контроля за интенсивностью нейтронного потока.

Основные результаты эксперимента показаны на рисунке 10. В каждой серии левый и правый рисунки показывают измерения, проведенные в верхнем и нижнем плече интерферометра; центральный рисунок - это контрольный замер при пустом интерферометре. Верхняя серия картинок - это эксперимент по проверке того, каким путем идет нейтрон, нижняя серия - эксперимент по измерению спина. Первый эксперимент надежно показывает, что нейтрон присутствует только в верхнем плече, поскольку именно там наблюдается эффект слабого блокирования от пластинки. Второй эксперимент показывает, что спин идет только по нижнему плечу, поскольку только там наблюдается эффект от поворота пластинки. Таким образом, нейтроны идут (с учетом постселекции!) по верхнему плечу, а спин детектируется только в нижнем. Однако ни к каким реальным парадоксам это не приводит.

Единственная вещь, которая в этом эксперименте, к сожалению, не была реализована, это одновременное измерение обеих величин для каждой пролетающей частицы. Поскольку всё сходится с квантовомеханическими предсказаниями, авторы работы уверяют, что такие же результаты получились бы и в этом случае. Однако для пущей наглядности такой эксперимент, конечно, хотелось бы реализовать.

Послесловие

После того как мистика развеялась, возникает естественный вопрос: что полезного может дать этот новый эффект? Здесь можно привести два примера. Во-первых, он поможет лучше изучить само по себе слабое измерение физических величин. Несмотря на четверть века их экспериментального исследования, физический смысл «слабо-измеренных» величин по-прежнему остается предметом споров . Собственно говоря, до сих пор нет консенсуса относительно того, в какой мере «слабо-измеренные» величины характеризуют реальные физические свойства частиц.

Во-вторых, возможны в принципе ситуации, когда мы хотим экспериментально изучить какой-нибудь тонкий физический эффект, зависящий от поляризации частицы, но не хотим, чтобы частица мешала нам своим зарядом или другими характеристиками. Не исключено, что окажется удобным проводить такие эксперименты не со свободными частицами, а внутри интерферометра с квантовым Чеширским Котом. В этом случае постселекция будет не просто любопытным трюком, а реально поможет устранить погрешности, вносимые в тонкое измерение. Правда, конкретные примеры таких экспериментов пока отсутствуют. Но поскольку эта тема активно развивается, не исключено, что они появятся через несколько лет и, может быть, даже лягут в основу новых сверхточных измерительных технологий.

ЭКСПЕРИМЕНТ ПО НАБЛЮДЕНИЮ САМОДВИЖЕНИЯ ТЕЛ ИЛИ ДЕМОНСТРАЦИЯ НЕ РЕАКТИВНОЙ ТЯГИ.

Здравствуйте дорогие любимые энтузиасты исследователи, простите пожалуйста меня за дилетантизм и т д, надеюсь мой скромный импульс немного скрасит что то и где то.
Около 2003го года в г. Москва, я с моим помощником провели эксперимент и наблюдали явление заявленное в заголовке.

Оборудование:
1. 2а одинаковых стальных монолитных шара (подшипники). Диаметр шара около 2,5 см. На каждом шаре приварены по одному стальному крючку из проволоки сечением 1,5 мм. Форма крючка в виде знака "?", высота (длина) крючка около 5 мм.

2. 2а отрезка Х/Б нити сечением около 0,3 мм, длиной по 230 см каждый. Обычная нитка на катушке из магазина, которой можно крепко пришить пуговицу к пальто.

3. Двух-сторонний перманентный скотч в рулоне (шириной 1 см) на вспененной основе (подложке), толщина до 1 мм. Основа у скотча очень эластичная, похожа на полиуретан.

4. Крючок-держатель на потолке для подвеса двух шаров (см 1.).

Условия (помещение).
Эксперимент проводили в обычной офисной комнате (на 10м этаже) около 18 м.кв., высота потолка около 3х метров. Сквозняки, работающие электроприборы, магниты отсутствовали.
Присутствовали кроме упомянутого: 2а трезвых бдительных, совсем честных человека.

Подготовка эксперимента.
1.
Шары одинаково и в одном месте-"точке" крепили (привязывали) и подвешивали на нитях (см 2.) к крючку на потолке. Таким образом в исходном положении шары висели на нитях на одинаковой высоте около 1 м над полом, касаясь друг друга.
2.
Каждый шар отдельно (не скрепляя их вместе) я обматывал в один слой скотчем, оставляя свободными от скотча "полюса" шаров, т. е. места крепления крючков и противоположные им на сторонах шаров. Т. о. каждый шар был покрыт очень липким и вязко-цепким диэлектрическим слоем.
3.
Каждый подвешенный шар я отдельно закручивал руками (кручением между ладонями) на его подвесе-нити против часовой стрелки (при взгляде сверху) примерно на 100 полных (360") оборота. Длина каждой нити после скручивания, сокращалась примерно на 15 см.

4. Стартовая позиция.
Закрученный на подвесе Шар 1, Петрович (мой помощник) удерживал в вертикальном положении нити-подвеса, препятствуя его раскручиванию, т.е. Шар 1 находился на вертикальной оси (подвесе) под потолочным крючком, по этой оси Петрович не прилагал сил к шару, кроме противодействия вращению на скрученной нити-подвесе.
Я отводил и аналогично удерживал закрученный Шар 2 на прямой нити-подвесе под углом нити к полу около 40".

Ход эксперимента.
1.
Старт и соударение-склеивание вращающихся шаров-гироскопов.
По моей команде, мы с Петровичем одновременно (разжимая пальцы) выпускали наши шары и они встречались на почти вертикальной оси под потолочным креплением. Т. е. в момент вязкого соударения-склеивания шаров точка соединения шаров отстояла от центра Шара 1 (находящегося на вертикальной оси-подвесе) на расстоянии радиуса шара.

2.
Наблюдаемые варианты соударения шаров.
Всего в течении 3х дней было проведено около 100а циклов - соударений шаров по описанной схеме, за это время по причине изнашиваемости скотча, три раза скотч на обоих шарах менялся на новый и 2а раза заменялись рвущиеся нити.
В следствии грубых ("колено-гаражных") способов обеспечения эксперимента, наблюдали примерно в равных пропорциях 3и варианта взаимодействия шаров - гироскопов:
1.) Лобовое или почти лобовое (прямой удар) соударение, склеивание и общее раскачивание шаров без очевидных сюрпризов.
2.) Слишком косой удар, при котором силы "скотча" не хватило для склеивания шаров и их совместного вращения и раскачивания - шары после удара разлетались. После таких соударений, визуально (без фото-видео) оценить направление суммарного вектора движения не получалось.
3.) "Нормально" косой удар, когда склеившиеся после соударения шары, начинали и продолжали совместное общее вращение и колебание (раскачивание) в вертикальной плоскости очевидно не совпадающей с плоскостью движения Шара-маятника 2 до соударения склеивания. Угловое расхождение этих вертикальных плоскостей колебаний маятников (одиночного Шара 2 до удара и совместного обоих шаров после удара-склеивания) составляло от 5 до 20" градусов. Углы я замерял по маркерам на стене перпендикулярной направлению стартового движения Шара 2, предстоящей по ходу этого движения Шара 2. Отклонение на угол очевидно более 10" градусов я наблюдал в более чем 10и, из менее чем в 40 попытках реализованных по варианту 3.). Результаты с отклонением оси на угол очевидно менее 10 градусов, я не учитываю как стремящиеся к пределу (зоне) допущенных погрешностей.

Предварительные выводы:
1.) Учитывая частоту повторений результатов наблюдений маятникового движения шаров в варианте 3.), величины полученных изменений направлений движений спаренных шаров (массы и скорости которых весьма значительны), явно находятся за пределами допущенных погрешностей.
2.) Полученные результаты говорят о возможном "не сохранении" импульса и не могут корректно объясняться в рамках классической механики.
3.) Предложенная схема эксперимента нуждается в более технологичной и точной реализации, с совершенными методами и средствами измерений.
4.) Исходя из истинности (объективности) полученных в эксперименте результатов, возможно для объяснения этих результатов необходимо привлечение альтернативной физической теории.

Http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/3125.html:
В этой моей ранней статье - ТЕОРИЯ И ФАКТЫ О ВОЗМОЖНОСТИ “БЕЗ ОПОРНОГО” МЕХАНИЧЕСКОГО ДВИЖЕНИЯ:
Здесь видимо магниты (часть) могут быть постоянными. Ну и детских эмоций и эго конечно перебор - простите пожалуйста.
Если эту схему применим в описанном выше эксперименте (с вращением "соединяющихся" тел-масс), то направление суммарного вектора движения должно соответственно меняться и обуславливаться не реактивной тягой. Как знать?

Спасибо за внимание, будьте здоровы и счастливы.

Задача 23.1.3. Один раз магнит протаскивается через кольцо южным полюсом к кольцу, второй раз - северным.

В каком из этих случаев будет возникать ток в кольце, и если в обоих, то будет ли одинаковым направление тока?

Задача 23.1.4. Металлическое кольцо проносят рядом с постоянным магнитом (см. рисунок). Будет ли в этом случае в кольце возникать индукционный ток?

Задача 23.1.5. В однородном магнитном поле вращают две рамки. В каком случае в рамке будет возникать индукционный ток?

Задача 23.1.6. Рядом с прямым проводником, по которому течет электрический ток , расположена квадратная проводящая рамка. В некоторый момент времени рамку начинают перемещать. При каком направлении перемещения рамки (см. рисунок) в ней будет возникать электрический ток?

Задача 23.1.7. Через металлическое кольцо следующим образом протаскивают постоянный магнит: в течение двух секунд магнит подносят с большого расстояния и вставляют в кольцо, в течение следующих двух секунд магнит оставляют неподвижным внутри кольца, в течение последующих двух секунд его вынимают из кольца и уносят на большое расстояние. В какие промежутки времени в кольце течет ток?

Задача 23.1.9. В опытах по наблюдению электромагнитной индукции квадратная рамка из тонкого провода со стороной находится в однородном магнитном поле, перпендикулярном плоскости рамки. Индукция поля равномерно возрастает от значения до значения . Опыт повторяют, увеличив сторону рамки вдвое. Как при этом изменится ЭДС индукции, возникающая в рамке?

Вариант 1


магнитного поля равномерно возрастает от 0 до максимального значения Bмакс за время T. При этом в

увеличить в 2 раза, а Bмакс в 2 раза уменьшить.
Вариант 2
Задание 15. В опыте по наблюдению электромагнитной индукции квадратная рамка из одного витка
тонкого провода находится в однородном магнитном поле, перпендикулярном плоскости рамки. Индукция
магнитного поля равномерно возрастает от 0 до максимального значения Вмакс за время Т. При этом в
рамке возбуждается ЭДС индукции, равная 8 мВ. Определите ЭДС индукции, возникающую в рамке, если Т
уменьшить в 2 раза, а Вмакс в 2 раза увеличить.
Задание 15. Луч света падает на плоское зеркало. Угол падения равен 15°. Чему равен угол между
падающим и отражённым лучами?
Вариант 3
Вариант 4
Задание 15. Луч света падает на плоское зеркало. Угол падения равен 30°. Чему равен угол между
отражённым лучом и плоскостью зеркала?
Вариант 5


расстоянии 3F от неё, распространяются два луча: a и b, как показано на
рисунке.

линзой?
Вариант 6
Задание 15. От точечного источника света S, находящегося на главной
оптической оси тонкой собирающей линзы с фокусным расстоянием F на
расстоянии 1,5.F от неё, распространяются два луча: a и b, как показано на
рисунке.
В какой точке: 1, 2, 3 или 4 - пересекутся эти лучи после преломления
линзой?
Задание 15. Луч света лазерной указки падает на поверхность стекла и распространяется в стекле со скоростью 200
000 км/с. Каков показатель преломления стекла?
Вариант 7
Вариант 8
Задание 15. Длина волны света лазерной указки равна 600 нм в воздухе и 400 нм в стекле. Каков показатель
преломления стекла?
Вариант 9
Задание 15. Какому из предметов 1­4 соответствует изображение АВ в
тонкой линзе с фокусным расстоянием F?
Вариант 10

Задание 15. Какой из образов 1­4 служит мнимым изображением
предмета АВ в тонкой линзе с фокусным расстоянием F?
Вариант 11
Задание 15. Если ключ К находится в положении 1, то период собственных
электромагнитных колебаний в контуре (см. рисунок) равен 3 мс. Насколько увеличится
период собственных электромагнитных колебаний в контуре, если ключ перевести из
положения 1 в положение 2?
Вариант 12
Задание 15. Если ключ К находится в положении 1, то частота собственных
электромагнитных колебаний в контуре (см. рисунок) равна 4 кГц. Насколько
уменьшится частота собственных электромагнитных колебаний в контуре, если ключ
перевести из положения 1 в положение 2?
Вариант 13

Какова оптическая сила этой линзы? Ответ округлите
до целых.
Вариант 14
Задание 15. На рисунке показан ход двух лучей от
точечного источника света А через тонкую линзу.
Какова оптическая сила этой линзы? Ответ округлите до
целых.
Вариант 15

магнитное поле с индукцией 40 мТл (см. рисунок). Горизонтальная квадратная
металлическая рамка со стороной 20 см движется через границу этой области с
постоянной скоростью v. Определите ЭДС индукции, возникающую при этом в
рамке, если скорость движения рамки равна 2 м/с.
Вариант 16
Задание 15. Предмет находится перед плоским зеркалом на расстоянии 60 см от него. Каково будет
расстояние между предметом и его изображением, если предмет приблизить к зеркалу на 25 см?
Задание 15. Фокусное расстояние тонкой собирающей линзы равно 30 см. Предмет малых размеров
расположен на её главной оптической оси на расстоянии 75 см от неё. На каком расстоянии от линзы
находится изображение предмета?
Вариант 17
Вариант 18

Задание 15. Фокусное расстояние тонкой собирающей линзы равно 20 см. Предмет малых размеров
расположен на её главной оптической оси, при этом изображение предмета находится на расстоянии 60 см
от линзы. На каком расстоянии от линзы расположен предмет?
Вариант 19

гармонические электромагнитные колебания с периодом 6 мкс. Максимальный заряд одной из обкладок
конденсатора при этих колебаниях равен 4 мкКл. Каким будет модуль заряда этой обкладки в момент
времени t = 1,5 мкс, если в начальный момент времени её заряд равен нулю?
Задание 15. Колебательный контур состоит из катушки индуктивности и конденсатора. В нём наблюдаются
гармонические электромагнитные колебания с периодом 12 мкс. Максимальная сила тока, протекающего в
катушке индуктивности при этих колебаниях, равна 2 А. Каким будет модуль силы тока в катушке в
момент времени t = 9 мкс, если в начальный момент времени он равен нулю?
Вариант 20
Вариант 21
поверхность, ограниченную витком, если сила тока в витке равна 4 А.
Гн. Определите магнитный поток через
Вариант 22
Задание 15. Индуктивность витка проволоки равна
поток через поверхность, ограниченную витком, равен 12 мВб?
Гн. При какой силе тока в витке магнитный
Задание 15. Точечный источник света находится перед плоским зеркалом на расстоянии 1,2 м от него. На
сколько уменьшится расстояние между источником и его изображением, если, не поворачивая зеркала,
пододвинуть его ближе к источнику на 0,3 м?
Вариант 23
Задание 15. Точечный источник света находится перед плоским зеркалом на расстоянии 1,6 м от него. На
сколько увеличится расстояние между источником и его изображением, если, не поворачивая зеркала,
отодвинуть его от источника на 0,2 м?
Вариант 24
Вариант 25


самоиндукции в интервале времени от 5 до 10 с.
Вариант 26
Задание 15. На рисунке приведён график зависимости силы тока от времени в
электрической цепи, индуктивность которой 1 мГн. Определите модуль ЭДС
самоиндукции в интервале времени от 0 до 5 с.
Вариант 27
Задание 15. При переводе ключа К из положения 1 в
собственных электромагнитных колебаний в контуре
сколько раз индуктивность Lx катушки в контуре (см.
положение 2 период
увеличился в 3 раза. Во
рисунок) больше L?
Вариант 28
Задание 15. При переводе ключа К из положения 1 в положение 2 период собственных
электромагнитных колебаний в контуре уменьшился в 2 раза. Во сколько раз
индуктивность Lx катушки в контуре (см. рисунок) меньше L?
Вариант 29

Задание 15. В некоторой области пространства создано
однородное магнитное поле. Горизонтальная квадратная
рамка площадью S движется через границу этой области с
скоростью v, направленной перпендикулярно стороне рамки и
индукции В (см. рисунок, вид сверху). ЭДС индукции,
этом в рамке, равна E. Во сколько раз
в металлической квадратной рамке
вертикальное
металлическая
постоянной
вектору магнитной
генерируемая при
больше будет ЭДС
площадью 4S, если
Вариант 30
Задание 15. В некоторой области пространства создано вертикальное однородное
магнитное поле. Горизонтальная квадратная металлическая рамка площадью S
движется через границу этой области с постоянной скоростью v, направленной перпендикулярно стороне
рамки и вектору магнитной индукции В (см. рисунок, вид сверху). ЭДС индукции, генерируемая при этом в
рамке, равна E. Во сколько раз больше будет ЭДС в металлической квадратной рамке площадью 4S, если
она будет двигаться в этом поле точно так же, как и первая рамка?