Комплекс Физических Программ

Вода поднимается по трубке выше края сосуда, переваливает через вершину и уходит вниз. Сифон выглядит как маленький фокус, хотя источником энергии служит обычная сила тяжести. Важно, чтобы трубка была заполнена жидкостью, а выход находился ниже уровня воды в питающем сосуде.

Разность высот поддерживает течение, а давление вдоль трубки подстраивается под движение водяного столба. У вершины оно понижается. Слишком высокая вершина может привести к падению давления до уровня, при котором возникают паровые полости и сплошной столб разрывается. Попавший через отверстие воздух также способен остановить течение. Трение ограничивает расход и отнимает часть механической энергии.

Меняйте высоту вершины и выхода, атмосферное давление и гидравлические потери. Наблюдайте, как опустошается верхний сосуд и заполняется приёмник, сопоставляйте расход с давлением в верхней точке. Впустите воздух, затем снова заполните трубку. Этот опыт соединяет силу тяжести, давление и непрерывность потока в одном устройстве.

Ветвящиеся разряды над катушкой и светящиеся нити внутри стеклянного шара показывают, как электрическое поле заставляет газ проводить ток и излучать свет. За эффектным зрелищем скрываются колебания, резонанс и движение заряженных частиц.

Катушка Теслы передаёт энергию между связанными колебательными контурами. Настройка частоты влияет на накопление энергии и напряжение, при котором возникают разряды. В плазменном шаре поле возбуждает газ по тонким проводящим каналам. Прикосновение к стеклу меняет ёмкостную связь с окружающей средой, поэтому яркие нити сосредоточиваются около точки контакта.

Переключайтесь между двумя установками, меняйте амплитуду возбуждения, частоту и связь катушек. В режиме шара удерживайте и перемещайте точку касания: разряды будут следовать за ней. Показатели напряжения и рисунок светящихся нитей помогают связать электрические настройки с видимой картиной. Модуль превращает знакомый световой эффект в опыт, которым можно управлять и который можно объяснить. 

Удержать горячую плазму вдали от стенок — одна из ключевых задач управляемого термоядерного синтеза. В токамаке эту работу выполняет магнитное поле. Заряженные частицы закручиваются вокруг силовых линий, а тороидальная камера позволяет выстроить магнитную ловушку в форме кольца.

Однако одного поля, направленного вдоль большого кольца, недостаточно: кривизна и неоднородность поля вызывают дрейф частиц. Ток плазмы создаёт дополнительную составляющую поля, и силовые линии приобретают винтовую форму. Такая геометрия меняет движение зарядов и улучшает удержание. В конструкции становятся понятны роли катушек, центрального соленоида и вакуумной камеры.

Откройте сектор установки и наблюдайте за траекториями частиц в заданном магнитном поле. Сравните импульсы с током плазмы и без него, изменяйте параметры поля и начальную температуру. Следы и вспышки попаданий в стенку связывают устройство ловушки с измеряемой долей удерживаемых частиц. Здесь можно исследовать именно магнитное удержание — важный физический этап на пути к термоядерной установке.

В открытом океане цунами может быть малозаметным по высоте, но переносить возмущение через огромные расстояния. Это очень длинная волна: её поведение связано с движением всей толщи воды, а скорость сильно зависит от глубины океана.

Над глубоким дном длинная волна распространяется быстрее. При выходе на мелководье она замедляется, её пространственный масштаб сокращается, а высота может увеличиваться. Поэтому изменение рельефа дна заметно меняет картину распространения. Для длинных волн характерная скорость пропорциональна квадратному корню из глубины: глубина оказывается частью механизма движения, а не просто фоном.

В модуле волна проходит из глубоководной области на шельф. Изменяйте обе глубины и начальную амплитуду, наблюдайте замедление, изменение высоты и отражения. Численная модель сохраняет объём воды, а вертикальный масштаб усилен для наглядности. Этот опыт посвящён распространению длинных волн; разрушение гребня и затопление берега требуют других, более сложных моделей.

Молекула воды в целом электрически нейтральна, но заряд внутри неё распределён неравномерно. Область кислорода имеет частичный отрицательный заряд, области водорода — частичный положительный. Из-за угловой формы молекула обладает электрическим дипольным моментом и реагирует на внешнее поле.

Такое строение помогает молекулам взаимодействовать друг с другом. Между водородом одной молекулы и кислородом соседней могут возникать водородные связи. В жидкой воде эта сеть постоянно перестраивается на фоне теплового движения. Внешнее электрическое поле стремится ориентировать диполи, а тепловое беспорядочное движение мешает выстроить их одинаково.

В трёхмерной камере движутся и поворачиваются 48 молекул. Меняйте условную температуру, силу и направление поля, включайте стрелки диполей и наблюдайте за степенью их ориентации. Пунктир отмечает геометрически подходящие пары для водородных связей в этой учебной модели. Так можно проследить связь между формой отдельной молекулы, электрическими взаимодействиями и коллективным поведением вещества.

Два вращающихся груза могут управлять скоростью машины без электроники. Когда вал разгоняется, грузы расходятся и поднимаются. Система рычагов прикрывает подачу пара, уменьшая движущий момент. Если машина замедляется, грузы опускаются и клапан открывается шире.

Это отрицательная обратная связь: изменение скорости вызывает действие, которое ему противодействует. Однако устойчивость не возникает автоматически. Инерция механизма и слишком сильная реакция клапана могут привести к периодическим перебросам скорости — «охоте» регулятора. Кроме того, простой механический регулятор способен установить после изменения нагрузки новую скорость, немного отличающуюся от прежней.

Меняйте нагрузку прямо во время работы, настраивайте чувствительность привода и затухание рычагов. Наблюдайте за углом грузов, открытием клапана и скоростью вала, сравнивайте плавное установление режима с раскачкой. Этот механизм позволяет увидеть основные идеи автоматического управления в движении металла: измерение, коррекцию, инерцию и поиск устойчивого равновесия.

Альфа-двигатель Стирлинга

Песочные часы 3D

Мастерская роборуки

А ты можешь написать пример как добавить твою физику в игру?

coderat:

Лет десять, если не больше он этим занимается

С 2004 года.