alexandr_palkin (alexandr_palkin) wrote,
alexandr_palkin
alexandr_palkin

Category:

Российскими учеными открыт новый физический парадокс

Научная группа из Санкт-Петербургского Политехнического университета Петра Великого смогла не только обнаружить, но также и теоретически объяснить ранее неизвестный физический феномен – рост амплитуды механических колебаний без какого-либо воздействия извне.

Что это за феномен


Для того, чтобы понять суть процесса, можно представить самые обычные качели. Так вот, чтобы их раскачать, нужно оказывать постоянное внешнее воздействие (толкать их), без этого они остановятся.



Так вот было принято считать, что без внешнего воздействия добиться колебательного резонанса просто невозможно.


Но научной группой был обнаружен физический парадокс, согласно которому возбуждение механических колебаний происходило за счет внутренних тепловых ресурсов (то есть качели раскачивались сами по себе).


Этот феномен был обнаружен при лабораторных исследованиях кристаллических материалов особой чистоты. Так вот как было установлено тепло на нано- и микроуровне распределяется на не типично высокой скорости.


Этот открытый феномен получил название – баллистическая теплопроводность.


Как это все работает

Затем была произведена серьезная аналитическая работа, в ходе которой было получено теоретическое объяснение процесса с выводами специальных формул. И теоретически процесс описывается так:


Феномен баллистического резонанса заключен в том, что в ходе протекания процесса уравнивания тепла, в кристаллической решетке материала возникают механические колебания, амплитуда которых растет с течением времени.

Рост амплитуды механических колебаний за счет баллистического резонанса


Но рост не происходит бесконечно долго, а достигает определенной величины и затем сходит на нет, а температура становится ровной вдоль всего кристалла.


Кроме этого было установлено, что на нано- и микроуровнях тепло распределяется особым образом. Например, оказалось, что тепло может перетекать от холодного к горячему, что и приводит к появлению совершенно новых физических эффектов.

Затухание амплитуды механических колебаний в течение длительного времени


В ходе дальнейших экспериментов ученые планируют найти практическое применение обнаруженному феномену, и первым делом будут работать с таким материалом как графен.


Ну а полное теоретические объяснение этого феномена - это предмет обсуждения ученых теоретиков на долгие годы вперед.



Комментарии:

Владимир Горелов. По-моему, такой резонанс был экспериментально зафиксирован и в ЭЛЕКТРИЧЕСТВЕ. При Брежневе. Мелькнуло тогда еще в те времена и больше не говорили об этом. При плановой замене генератора на какой то мощной Сибирской гидроэлектростанции, группа ученых, сопровождающая это мероприятие, предложила, чтоб электроэнергия впустую не пропадала, после ее использования в нагрузках, не замыкать ее на землю, а замкнуть ее на КОНДЕНСАТОР для повторного полезного использования. Да. Сказано - сделано. Построили то ли один, то ли несколько нужных по расчётам конденсаторов - здания целые размером в 5 или в 9 этажей, после выпрямления, конечно. Обвязали грамотно все это приборами измерительными. Запустили. Испробовали. Всё заработало, НО - По расчётам получилось, что при снятии энергии с конденсаторов энергии снимается больше, чем её туда поступило. Проверили не один раз, абы время было достаточно. Но кто-то испугался. Вроде бы все хорошо, но не хорошо, потому что непонятно. Доложили наверх. Дошло до Брежнева. Он спросил - "Объяснить можете?" Ему сказали "Нет", а надо было - "Пока нет". Брежнев решил, чтобы не нарушать неизвестные балансы природные, этот эксперимент прекратить и забыть о нем. Так и сделали. Но в памяти у меня это почему-то осталось. И вот, ваша статья напомнила мне. Может и пригодится кому.

Eugen S. Около 30 лет назад на кафедре Криогенной Техники МЭИ, которую возглавлял дфмн Крюков (Палыч) проводились интересные эксперименты. Оказалось. Если взять брусок металла и с одного конца его сильно греть, а с другого сильно охлаждать, то при некотором "кризисе теплопроводности" в образце возникает ЗВУК. Брусок начинает гудеть. Было высказано предположение, что таким образом он сбрасывает тепловую энергию, которую не может пропустить через себя. Дело в том, что классическая теория теплопроводности (ТП) осталась такой же со времен флогистона и теплорода. И она нормально работает на макроуровне и в широком диапазоне Т и потоков Q. Но на микроуровне давно известен и фононный механизм и электронная теплопроводность. И поскольку там перенос энергии происходит на длинах порядка размера монокристалла (то есть, потенциальной ямы), то ЗАПРОСТО за счет квантовых эффектов (энергия уровней ямы мала!) и того же туннелирования, перенос энергии может быть: крайне и аномально быстрым; и "от теплого к холодному". Это по каналу электронной проводимости. А фононный механизм добавит распределение перенесенной энергии на сам кристалл (обратная термализация, когда электрон отдает энергию ионам решетки - границам своей новой потенциальной ямы) и амплитуда колебаний границ монокристалла растет. И далее эти колебания переносят тепловую энергию с затуханием своих колебаний в соседние ячейки - монокристаллы. То есть. Электроны передают энергию очень быстро, но на очень короткую дистанцию: 1-3 монокристалла. А фонон относительно медленнее, но далеко по образцу. При критических тепловых нагрузках (высоких перепадах d^2Q/dXdt, dQ/dx, dQ/dt) материал переходит в некий "закритический режим" и "гудит". Я предполагаю, что при определенной нагрузке он может РАСЩЕПИТЬСЯ механически, треснуть! Это подтверждается воздействием короткого мощного лазерного импульса на твердое тело, когда нагрев происходит "быстро" для теплопроводности, но еще недостаточно "быстро" ждя режима абляции. Есть некий промежуток плотностей мощности, когда можно добиться механического разрушений объекта лазером (или другим нагревающим пучком с поверхностным поглощением энергии) без классического "прожигания" и без образования плазменного плюма, отсекающего подачу энергии к цели. Волна электронной теплопроводности при этом режиме обретает свойства ударной волны в микромасштабе (по этому поводу есть материалы ИТМО).

Так что... Статья интересная. Но опять велосипед в плане "открытия". Надо больше читать по теме!

Ва Су. Дело всё в параметрическом резонансе. Если "систему" подталкивать с удвоенной от собственного резонанса частотой, то получите увеличение амплитуды колебаний. А в Вашем случае с конденсаторами, такое возможно, если конденсатор "несимметричен", в этом случаи энергия "притекает" из среды ( Н. Тесла говорил из "эфира") из атмосферы, планета наша как известно постоянно крутится, воздух перемещается, и главное солнце греет!, атмосфера электролизуется. (вроде за секунду на планете происходит до 200 молниевых разрядов по всей площади планеты), это "сброс" наэлектролизованности. Тесла умел эту энергию использовать. Но пока всё "построено" на углеводородах, эта тема не "развивается", никому не нужно изменение миро порядка. Чревато.

юрий калюжин Это происки малоизученного явления, называемого "волновой резонанс"... Вспомните танцующий мост в волгограде... Я много времени посвятил изучению этого явления в области радиотехники и энергетики, и могу сказать, что нечто подобное я получал, совместив по частоте в одной и той же колебательной системе сразу два вида резонансов - LC резонанс и волновой... Система становилась сверхвысокодобротной, и от одного единственного внешнего импульса она запускалась на частоте совмещённого резонанса. Некоторое время (уже после окончания действия внешнего импульса) шел рост амплитуды колебаний без подпитки энергией из вне, а затем наступал период спада амплитуды свободных колебаний. По форме осциллограммы напоминала "рыбку" и в точности соответствовала той, которая приведена в статье …

Игило Егелев Мы с братом как-то летом отдыхали в коттедже нашего родственника на берегу Каспия. Через дорогу был недостроенный стадион для тренировок махачкалинского Анжи. По периметру стояли столбы высотой где-то 10 м и диаметром около 20 см. Сетка еще не была натянута. Брат обратил внимание на то, что столбы качаются и предположил, что это от движения машин по дороге. У меня появилось сомнение. Я обратил внимание на то, что столбы качаются утром, когда поднимается солнце.

Не поленился, пробрался на территорию, приложил к столбу ухо и когда услышал щелчок посмотрел вверх. Столб закачался. Так повторилось несколько раз. После щелчка столб качался.

Мне, как физику, стало понятна причина. Все сталкивались с щелчками, которыми сопровождаются нагревание или остывание водопроводных труб.

Происходит это потому, что сталь имеет доменную структуру. В отличие от непрерывного , равномерного теплового расширения тел, имеющих аморфную структуру, тела с доменной структурой нагреваются скачком. Когда весь отдельный домен наберет энергию, происходит резкое увеличение его объема. Возникает механический толчок, который сопровождается щелчком. Этот толчок и приводит к колебаниям верхушки столба.

Вопрос к автору . Есть ли что-то общее в этих явлениях?

Анатолий Чокло Характерно, что на графике показана рост амплитуды колебаний с ростом частоты колебаний. И в этом нет ничего удивительного. Дело в том, спектральная плотность колебаний на низких энергетических уровнях мала и по мере заполнения уровней энергия перемещается в более высокочастотную зону, где спектральная плотность выше. Соответственно растёт и амплитуда этих колебаний.

Источник

Tags: Новое в науке и технике, Российская Федерация
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 11 comments