Фраза "Научным физическим Бомондом признаны только три вида энергии, это ЭМ, электрическая и гравитационная" содержит несколько неточностей и терминологических ошибок.
"Только три вида энергии»
В физике энергия — это общее понятие, которое может проявляться в разных формах. Основные виды энергии включают:
Кинетическая (движение)
Потенциальная (гравитационная, упругая, химическая)
Тепловая (внутренняя энергия вещества)
Электромагнитная (включая электрическую и магнитную)
Ядерная (энергия связи частиц в ядре)
Энергия покоя (E=mc²)
Утверждение, что признаны только три, некорректно.
Возможно вы путаете между "энергией" и "фундаментальными взаимодействиями" ?
Неверное хотели написать о фундаментальных взаимодействиях, которых в современной физике четыре:
1. Гравитационное (описывается ОТО)
2. Электромагнитное (включает электричество и магнетизм)
3. Сильное ядерное (удерживает кварки в протонах и нейтронах)
4. Слабое ядерное (ответственно за радиоактивный распад)
Электрическая энергия — это частный случай электромагнитной, поэтому выделять её отдельно не корректно.
Гравитация — не "вид энергии", а взаимодействие
Гравитация описывается как искривление пространства-времени (ОТО), а гравитационная энергия — это потенциальная энергия в поле тяготения.
Она не является "видом энергии" в том же смысле, как тепловая или кинетическая.
Энергия вихря: основные понятия и формулы (из факультатива средней школы)Вихрь — это область в жидкости или газе, где поток вращается вокруг воображаемой оси. Энергия вихря связана с его кинетической энергией, зависящей от распределения скорости и завихренности.
1. Кинетическая энергия вихря
E = (1/2) * ρ * ∫ v² dV
Где:
• E — энергия вихря,
• ρ — плотность среды,
• v — скорость течения,
• dV — элемент объема.
2. Энергия точечного вихря (2D)
E = (ρ * Γ²) / (4π) * ln(R / r₀)
Где:
• Γ — циркуляция скорости,
• R — характерный размер системы,
• r₀ — радиус ядра вихря.
3. Энергия вихревой нити (3D)
E ≈ ρ * Γ² * L * ln(λ / r₀)
Где:
• L — длина вихревой нити,
• λ — характерный масштаб извилистости.
4. Энергия квантованного вихря (сверхтекучесть)
E ≈ (ρₛ * κ² * L) / (4π) * ln(R / r₀)
Где:
ρₛ — плотность сверхтекучей компоненты,
κ = h/m — квант циркуляции (h — постоянная Планка, m — масса частицы).
5. Турбулентность и каскад энергии
В турбулентности энергия крупных вихрей передается малым (каскад Колмогорова), пока не диссипирует в тепло.
Формулы, связанные с энергией вихря, относятся к следующим разделам физики:1. Гидродинамика (Механика сплошных сред)
Основные формулы (кинетическая энергия вихря, точечный вихрь, вихревая нить) относятся к гидродинамике — разделу физики, изучающему движение жидкостей и газов.
Вихри в жидкости и газе описываются уравнениями Навье-Стокса и концепцией завихренности (вихревого движения).
Применение: атмосферные вихри, океанские течения, аэродинамика.
2. Квантовая гидродинамика (
Физика сверхтекучести)
Формула для квантованных вихрей относится к физике сверхтекучих жидкостей (например, жидкий гелий-4 при низких температурах).
Здесь вихри обладают квантованной циркуляцией (κ = h/m), что связано с макроскопическими квантовыми эффектами.
Применение: криогеника, моделирование квантовых турбулентностей.
3. Турбулентность (Неравновесная статистическая
физика)
Изучение каскадов энергии в вихрях — часть теории турбулентности, которая находится на стыке гидродинамики и статистической физики.
Пример: модель Колмогорова для диссипации энергии в турбулентных потоках.
4. Астро
физика и Плазменная
физикаВихревые структуры встречаются и в других средах:
Плазма: магнитные вихри в солнечных пятнах, токовые слои.
Астро
физика: аккреционные диски, динамика галактик.
Эти формулы охватывают как классическую (гидродинамику), так и квантовую физику (сверхтекучесть), а также прикладные области (метеорология, аэромеханика, криогеника).
Если вам нужно узнать (вспомнить) что то более конкретное - конкретизируйте вопрос. И если не сложно попробуйте внимательно прочитать выше написанное.( не только на этой странице) Понимаю,… тяжело… шарики, субъективное пространство состыковать в голове с чем то ещё. Если нужна модель для визуализации вихря, попробуйте провести эксперимент и понаблюдать за вихревой воронкой в ванной .
Цель эксперимента (
обязательно сосредоточтесь на цели )
Наблюдение формирования вихря при сливе воды.
Изучение влияния начального вращения жидкости на форму воронки.
Визуализация линий тока с помощью красителей.
Необходимые материалы
Ванна или глубокая миска (желательно с плоским дном).
Вода (чем больше объем, тем эффект заметнее).
Пробка или рука для перекрытия слива.
Для визуализации течения:
Пищевой краситель / чернила / молоко.
Песок или мелкие частицы (например, блестки).
Лазерная указка (для подсветки частиц в темноте).
Дополнительно (для точных измерений):
Камера с замедленной съемкой (смартфон с режимом slow-motion).
Линейка для оценки размеров воронки.
Секундомер (для контроля времени).
Пошаговая методика
Этап 1. Подготовка системы
1. Наполните ванну водой на 15–20 см (слишком малый слой не создаст устойчивый вихрь).
2. Дайте воде полностью успокоиться (1–2 минуты), чтобы исключить случайные течения.
Этап 2. Создание начального вращения
Вариант А (естественный вихрь):
Аккуратно откройте слив без возмущения воды – воронка образуется спонтанно из-за силы Кориолиса (вращение Земли).
В северном полушарии вихрь закручивается против часовой стрелки, в южном – по часовой.
Вариант B (искусственное вращение):
Перед сливом перемешайте воду ложкой в заданном направлении (например, 5 оборотов по часовой стрелке).
Резко уберите ложку и откройте слив – вихрь усилится из-за сохранения углового момента.
Этап 3. Визуализация течений
1. Добавьте 2–3 капли красителя у стенки ванны перед сливом.
2. Насыпьте песок/блестки на поверхность – они покажут траектории частиц.
3. Для 3D-эффекта подсветите частицы лазерной указкой в затемненной комнате.
Этап4. Наблюдение и замеры
Запишите процесс на телефон (если это смартфон)
Измерьте:
Диаметр воронки (линейкой на экране).
Время жизни вихря (от открытия слива до распада).
Скорость вращения (счет оборотов частиц в секунду).
Объяснение физики явления
Закон сохранения момента импульса:
При стоке воды момент импульса L=mvr сохраняется. При уменьшении радиуса r скорость v возрастает, формируя воронку.
Сила Кориолиса:
В глобальном масштабе определяет направление вихря, но в малой ванне ее эффект слаб (доминируют начальные возмущения).
Роль вязкости:
Вязкость воды гасит мелкие вихри, делая основной вихрь устойчивее.
Дополнительные эксперименты
Влияние формы сосуда: Сравните вихри в круглой и квадратной емкостях.
Изменение температуры: Холодная вода (более вязкая) создает менее выраженные вихри.
Эффект «двойной воронки»: Попробуйте создать два вихря, вращая воду в противоположных направлениях.
Ошибки и как их избежать
Слишком быстрое открытие слива - хаотичные течения. Решение: открывайте слив плавно.
Недостаточная глубина воды - вихрь не успевает сформироваться. Оптимально: 15–30 см.
Пузырьки воздуха - искажают наблюдение. Дайте воде отстояться.
Эксперимент наглядно демонстрирует законы гидродинамики и является отличной иллюстрацией для изучения вихревых течений. Для углубленного анализа можно построить графики зависимости скорости вращения от глубины воды или радиуса сливного отверстия.
Инструкция по технике безопасности при проведении эксперимента с вихрем в ванной
Перед началом эксперимента обязательно ознакомьтесь с правилами безопасности. Это поможет избежать травм, повреждения имущества и других неприятных ситуаций.
Общие меры предосторожности
Рабочее пространство:
Проводите эксперимент в ванной комнате или на устойчивой, водонепроницаемой поверхности.
Убедитесь, что рядом нет электроприборов (фены, зарядные устройства и т. д.), которые могут пострадать от брызг.
Одежда и защита:
Наденьте одежду, которую не жалко намочить (или фартук).
Используйте нескользящую обувь, так как пол может стать мокрым.
Безопасность при работе с водой! Риск: перелив воды, падение на мокром полу
Не наполняйте ванну выше 30 см – это увеличивает вес воды и риск разлива.
Если вода пролилась, немедленно вытрите пол, чтобы избежать скольжения.
Не оставляйте воду без присмотра – случайное затопление может повредить помещение.
Работа с красителями и посторонними веществами
Риск: окрашивание поверхностей, аллергические реакции
Используйте только пищевые красители (не чернила или химические растворы).
Проверьте, нет ли у участников эксперимента аллергии на красители.
Избегайте попадания красителя в глаза – если это произошло, промойте водой.
После эксперимента тщательно промойте ванну, чтобы не осталось следов.
Использование мелких частиц (песок, блестки)
Риск: засорение слива, попадание в глаза
Не используйте крупные или абразивные частицы (например, металлическую стружку).
Если применяете блестки, выбирайте биоразлагаемые варианты.
После эксперимента прочистите слив, чтобы частицы не забили трубы.
Работа с лазерной указкой
Риск: повреждение зрения
Не направляйте лазер в глаза – даже слабые лазеры могут навредить сетчатке.
Используйте указку только для подсветки частиц в воде, а не для игры.
Держите лазер вдали от детей без контроля взрослых.
Дополнительные меры при замедленной съемке
Если используете смартфон или камеру, закрепите их на штативе или устойчивой поверхности.
Не держите электронику над водой – падение в ванну может испортить устройство.
Завершение эксперимента
Закройте слив и убедитесь, что вода не продолжает вытекать.
Промойте ванну от красителей и частиц.
Проверьте, не осталось ли мокрых пятен на полу.
Важно!
Если во время эксперимента произошла аварийная ситуация (например, сильный разлив воды или травма):
1. Немедленно остановите эксперимент.
2. Отключите электроприборы, если есть риск замыкания.
3. Окажите себе первую помощь (промывание глаз, обработка порезов).
4. В случае серьезных повреждений обратитесь к врачу.
Соблюдение этих правил сделает ваш эксперимент безопасным и познавательным. Если есть сомнения в каких-то действиях – не стесняйтесь, лучше задайте дополнительные вопросы.