Комплекс Физических Программ 2

Эх жаль, я бы свою прогу туда запостил, но не хочется тратить $100 за постинг бесплатного софта.

штучным интеллектом пользуешься для разработки или естественным?

штучным интеллектом пользуешься для разработки или естественным?

Обоими.

Версия 2004 года, понятное дело, была написана естесственным.

Новая версия - я бы сказал, очень сильно опирается на ИИ. Я всераю примерно 200 евро в месяц на подписку на Claude и ChatGPT: первый из них - фигачит код хорошо, второй - ревьюит.

Я так подумал, я конечно мог бы заделаться неолуддитом, но тогда бы вместо сотни экспериментов осилил бы ну двадцать за то же время - кто это оценит? С другой стороны, я всераю немало времени на ревью и правки говно-ИИ-кода, но всё же это меньше, чем мне бы пришлось писать всякого бойлерплейта (особенно это касается таких штук как Vulkan - где ты фигачишь тысячу строк чисто для инициализации). И тут как альтернатива была бы - взять готовый движок, который этот бойлерплейт уже реализует - но это точно такой же чужой код, как и сгенерированный ИИ. Только на сгенерированном ИИ я хотя бы учусь чему-то новому, пока его ревьювлю, а в движке я ковыряться не буду потому что тупо будет лень.

Ещё пользуюсь такими штуками, как решарпер, например, - не уверен стоит ли его относить к ИИ, потому что формально это штука до-ИИ-шной эры, но я боюсь там под капотом тоже уже неонка.

Хочешь основать свою

Хотел бы, давно сделал бы.

Самая конечно еботня, это вот это. Тут хуй ногу сломит, и сам не могу довести до ума, и ИИ сколько ни усерался - нет особо толку.

Ещё немного видео:

Лол:

最近、QiitaとZennで技術記事を書き始めました。

C#/.NETで開発中の物理シミュレーションスイート「Makarov Physics Suite」を題材に、振り子、オーロラ、ブラックホール、流体力学などのシミュレーションの仕組みと、その背後にある物理を紹介しています。

日本語での執筆はまだ勉強中ですが、少しずつ記事を増やしていく予定です。もし興味を持っていただけたら、フォローやいいねで応援していただけると嬉しいです🙏

Qiita: https://qiita.com/makarov-mm

Zenn: https://zenn.dev/makarov

И как? сам японишь? гугльтранслейт/дипл? нейросетка? или кто помог?

или кто помог?

Солдаты НАТО.

Добровольно или принудительно?

За грязные зелёные фантики.

И как? сам японишь? гугльтранслейт/дипл? нейросетка? или кто помог?

Конечно с помощью. Я тут по-немецки толком не шпрехаю, а по-японски и подавно.

слава штучному интеллекту, нейромережам слава!

Процесс портирования программы на MacOS с использованием ЯП Swift и графической подсистемы Metal

Самый мой амбициозный проект на данный момент

И что? В ожидании всемирного признания?

Zennで書いている記事: https://zenn.dev/makarov

• ブラックホールはどう描かれる？光線追跡で作る Schwarzschild Black Hole: https://zenn.dev/makarov/articles/a63340d91e8998
• オーロラはどう生まれる？地球磁場中の荷電粒子をシミュレーションする Aurora モジュール: https://zenn.dev/makarov/articles/8943b7055bc7d3
• 振り子は本当に単純なのか？6種類の振り子をシミュレーションしてみた: https://zenn.dev/makarov/articles/ef64609b82a4b5
• Visual Basic 6 で乱流は計算できるのか？NACA 0012 翼まわりの 2D Navier–Stokes ソルバー: https://zenn.dev/makarov/articles/e3a333737265f2
• 個人開発で物理シミュレーション集を作りました（126モジュール・GPU計算対応）: https://zenn.dev/makarov/articles/5d479d7ca16e96
• 物理プログラム集 — 120以上のインタラクティブ物理実験: https://zenn.dev/makarov/articles/97fc4e976270c9
• macOS版 Makarov Physics Suite: https://zenn.dev/makarov/articles/a3885682c72cad
• 2476個のレンガの城を鉄球で壊す — 剛体ソルバに「崩れ方」を一切教えずに: https://zenn.dev/makarov/articles/d2cf511a3bbf05
• 粉体ドラム（Granular tumbler）: https://zenn.dev/makarov/articles/432b451dab1f63
• 目で見る数学 ― 物理シミュレータから分かれたプロジェクト: https://zenn.dev/makarov/articles/69a23f303921ef
• 数学は「見る」ことができるのか？自作の数学シミュレーション集 Makarov Math Suite を紹介します: https://zenn.dev/makarov/articles/c7cd07aba71a5f

Qiitaで書いている記事: https://qiita.com/makarov-mm

• ブラックホールはどう描かれる？光線追跡で作る Schwarzschild Black Hole: https://qiita.com/makarov-mm/items/71552a35310f89f7a603
• オーロラはどう生まれる？地球磁場中の荷電粒子をシミュレーションする Aurora モジュール: https://qiita.com/makarov-mm/items/eaec22e0b40d6bce8492
• 振り子は本当に単純なのか？6種類の振り子をシミュレーションしてみた: https://qiita.com/makarov-mm/items/342e87a4ff3dcb25f64d
• Visual Basic 6 で乱流は計算できるのか？NACA 0012 翼まわりの 2D Navier–Stokes ソルバー: https://qiita.com/makarov-mm/items/2c2afc27ef40d3edf045
• 個人開発で物理シミュレーション集を作りました（126モジュール・GPU計算対応）: https://qiita.com/makarov-mm/items/2a3ccf61918e33b97ccb
• 物理プログラム集 — 120以上のインタラクティブ物理実験: https://qiita.com/makarov-mm/items/d91f2397242d1456fe50
• macOS版 Makarov Physics Suite: https://qiita.com/makarov-mm/items/1399804b8310a9d31e8b
• 2476個のレンガの城を鉄球で壊す — 剛体ソルバに「崩れ方」を一切教えずに: https://qiita.com/makarov-mm/items/e7b4fe651f4031af8eea
• 粉体ドラム（Granular tumbler）: https://qiita.com/makarov-mm/items/5315779b0999af0ba84c
• 目で見る数学 ― 物理シミュレータから分かれたプロジェクト: https://qiita.com/makarov-mm/items/32a7b309444012f8f806
• 数学は「見る」ことができるのか？自作の数学シミュレーション集 Makarov Math Suite を紹介します: https://qiita.com/makarov-mm/items/786f19c0e85a79b718f3

Занимаюсь портированием под мак:

Продолжаю в свободное время улучшать свой комплекс программ по физике. И сегодняшний пост - небольшая подборка из 32 экспериментов - всего в комплексе на сегодняшний день их доступно 140, а скачать его можно на Steam:

https://store.steampowered.com/app/4861360/Makarov_Physics_Suite/

Заряженные частицы солнечного ветра летят к Земле и, попав в её магнитное поле, начинают винтом накручиваться на силовые линии. Поле дипольное, как у стержневого магнита, и оно стягивает частицы к полюсам - там, где линии входят в атмосферу, рождается овал сияния. Видео показывает, как поток частиц выстраивается в спирали, отражается от «магнитных зеркал» у полюсов и высыпается в атмосферу.

Пылинка в воде дрожит и блуждает, потому что её беспорядочно толкают молекулы. Видео показывает частицу в кубе из тысяч невидимых молекул: с виду хаос, но средний квадрат смещения растёт строго линейно со временем - так Эйнштейн в 1905 году доказал, что атомы существуют.

Ветряная турбина не может забрать у ветра всю энергию: если остановить воздух полностью, ему некуда будет уходить. Бетц в 1919 году вывел потолок - 59,3 %. В видео ветер обтекает вращающийся ротор, а на экране видно, как замедляется поток за ним и как коэффициент мощности упирается в теоретический предел.

Частица не может обогнать свет в вакууме, но в воде свет медленнее - и электрон, летящий быстрее света в среде, оставляет за собой световой конус, как самолёт оставляет звуковой хлопок. Видео показывает, как голубое кольцо на экране детектора вырастает из угла этого конуса.

Насыпьте песок на вибрирующую пластину - и он соберётся на неподвижных линиях, где пластина не колеблется. Видео показывает, как при смене частоты узоры перестраиваются: песок буквально рисует собственные колебания пластины.

Клетчатая скатерть падает, складывается и цепляется за препятствия. Она состоит из тысяч точек, связанных пружинами, и решатель следит, чтобы ткань не проходила сквозь себя. Видео показывает, как из простых правил рождаются настоящие складки.

Колыбель Ньютона: шар ударяет в ряд - вылетает только последний. Видео показывает, почему: импульс и энергия передаются по цепочке, и никакая другая комбинация шаров не удовлетворяет обоим законам сохранения сразу.

Фотон бьёт в электрон и отскакивает с меньшей энергией - как бильярдный шар. Видео показывает разлёт частиц под разными углами и то, как сдвиг длины волны зависит от угла - ровно по формуле Комптона, за которую он получил Нобелевскую премию.

Рамка с током между полюсами магнита стремится повернуться, а коллектор в нужный момент меняет направление тока, чтобы вращение не останавливалось. Видео показывает щётки, коллектор и карту магнитного поля, в котором работает якорь.

Два маятника, подвешенные один на другом, - простейшая система, где царит хаос. Видео показывает, как две почти одинаковые копии расходятся по совершенно разным траекториям через несколько секунд, а график расхождения растёт по экспоненте.

Гайка-барашек в невесомости кувыркается: вращается вокруг средней оси, а потом вдруг переворачивается на 180°. Это не трюк - так ведёт себя любое тело, закрученное вокруг оси со средним моментом инерции. Видео показывает переворот и объясняет его уравнениями Эйлера.

Расставьте заряды и посмотрите, как выглядит поле вокруг них: силовые линии выходят из положительных и входят в отрицательные, а эквипотенциали пересекают их под прямым углом. Видео показывает диполь, квадруполь и заряженное кольцо.

Катушка с железным сердечником и лоток железных опилок: включите ток - и опилки выстроятся вдоль силовых линий, обрисовывая поле. Видео показывает, как картина меняется с током и как сердечник усиливает поле.

Электроны из пушки летят через электростатические линзы и попадают на люминесцентный экран, как в старом телевизоре. Видео показывает фокусировку пучка, отклоняющие пластины и то, как из точки на экране складывается изображение.

Уравнения Максвелла решаются прямо на сетке, шаг за шагом. Видео показывает, как волна от точечного источника расходится кольцами, огибает препятствие и интерферирует сама с собой - ровно по тем же уравнениям, что описывают радио и свет.

Маятник качается в одной плоскости, а Земля под ним поворачивается. Видео показывает, как плоскость качаний медленно уходит по кругу, и почему на полюсе она делает полный оборот за сутки, а на экваторе не движется вовсе.

Тридцать тысяч звёзд притягивают друг друга - и вместо N² вычислений алгоритм Барнса–Хата группирует далёкие звёзды в одну массу. Видео показывает, как два диска сталкиваются, вытягивают приливные хвосты и сливаются.

Шарики падают через решётку штырьков и собираются в ячейки внизу. Каждый шарик решает случайно, влево или вправо, а вместе они рисуют колокол Гаусса. Видео показывает, как из тысяч случайностей складывается закономерность.

Лучи света преломляются в линзе и сходятся в фокусе. Видео показывает, как меняется изображение при смещении предмета, откуда берётся мнимое изображение и как ведут себя собирающая и рассеивающая линзы.

Пятнадцать маятников разной длины запускают одновременно. Их периоды подобраны так, что узор из шаров то превращается в волну, то распадается на хаос, то собирается обратно. Видео показывает полный цикл хореографии.

Луч осциллографа рисует кривую, когда на два его входа подают колебания разной частоты. Видео показывает, как соотношение частот 1:2, 2:3, 3:4 читается прямо по числу петель фигуры.

Молекулы - от воды до фуллерена С60 - собираются из атомов, которые отталкиваются и находят равновесие. Видео показывает, как углы между связями рождаются из простого правила: электронные пары держатся друг от друга как можно дальше.

Солнечная шестерня, сателлиты, коронная шестерня и водило - четыре части, одно уравнение. Держите любую из них - получите разное передаточное число. Видео показывает, почему автоматическая коробка передач построена именно так.

Четыре винта, никакой стабильности сама по себе: дрон держится в воздухе только потому, что контроллер сотни раз в секунду поправляет тягу. Видео показывает, как ПИД-регулятор проводит дрон через кольца трассы.

Цепная реакция и стержни, которые её укрощают. Видео показывает, как мощность отвечает на движение стержней с задержкой - из-за запаздывающих нейтронов - и почему именно эта задержка делает реактор управляемым.

Волновой пакет летит на потенциальный барьер. Классическая частица отскочила бы - квантовая частично проходит сквозь. Видео показывает туннелирование, интерференцию отражённой и прошедшей волн и то, как норма вероятности всегда равна единице.

Тёплый дым поднимается, закручивается и разваливается на вихри - это уравнения Навье–Стокса, решаемые в реальном времени. Видео показывает, как плавучесть и завихрённость рождают узнаваемый гриб дыма.

Плёнка между двумя кольцами принимает форму с наименьшей площадью - катеноид. Раздвиньте кольца слишком далеко - и плёнка схлопнется в два плоских диска. Видео показывает, где проходит эта граница.

Плазма удерживается в бублике магнитным полем: частицы наматываются на силовые линии и не касаются стенок. Видео показывает винтовое движение зарядов, дрейф и то, что происходит, если выключить ток плазмы.

Две катушки на одном сердечнике: ток в первой создаёт поток, поток наводит напряжение во второй. Видео показывает, как отношение витков задаёт отношение напряжений, и куда уходят потери в меди.

Крыло в виртуальной аэродинамической трубе: поток обтекает его гладко, пока угол атаки мал, и срывается в вихри, когда он вырастает. Видео показывает трассеры, дорожку вихрей за крылом и цилиндром.

Бросьте камень - по поверхности разбегутся кольца, отразятся от стенок и наложатся друг на друга. Видео показывает волновое уравнение с каустиками на дне и плавающим телом, качающимся на волнах.

Проект доступен на Steam:

https://store.steampowered.com/app/4861360/Makarov_Physics_Suite/

Также, вы можете поддержать мой математический проект, находящийся сейчас в разработке, добавив его в вишлист:

https://store.steampowered.com/app/5204230/Makarov_Math_Suite/

У проекта теперь есть сайт:

https://makarovphysics.com/

Блин, словил мысль, а можешь запилить туда эксперимент, типа, тир: на сцене ватники в виде мишеней, их надо обосать, но для того, чтобы сработало, надо рассчитать давление, ширину и гравитацию. Можно препятствия, чтобы хотя бы забрызгать)))

О, еще силу и направление ветра, чтобы себя не обосать.

С обоссыванием не всё так просто, нужно во всю использовать теорию зашквара и обратиться за консультацией к профессорам зашкварологии. Этично ли вообще обоссывать обоссаных с рождения? Если брызги от обоссаных попадут на тебя, наносят они ограниченный демедж или могут сразу запомоить твоего персонажа? Вообще идея персонажа с ватниками на сцене меня наводит на аналогию с теорией «о пацане в хате с парашей», - которая, как известно, современной наукой ещё окончательно не решена, а имеет лишь некоторые варианты трактования: я лично склоняюсь к декогеренции зашквара в момент открытия хаты - но хуй знает, как оно на самом деле происходит, и как это реализовывать. Можно попробовать свести всё к классической неквантовой теории обоссывания на основе работ Нернста-Япончика, но тут тоже есть нюанс: в момент обоссывания персонаж через струю мочи касается обоссаного ватника и согласно принципу неупругого шквара моментально становится тоже обоссаным. Короче, с первого взгляда, я не вижу как рассчитать такую сложную систему реально научным методом, можно лишь сделать полуфантастическую игру с кучей допущений.

Мост кажется неподвижной частью пейзажа, но на самом деле он умеет изгибаться и закручиваться. Ветер может связать эти движения так, что каждое колебание будет получать новую порцию энергии. Возникает флаттер: небольшое возмущение постепенно превращается в заметную раскачку.

Секрет — в обратной связи между конструкцией и воздухом. Поворот мостового полотна меняет аэродинамические силы, а эти силы снова меняют его положение. Если приток энергии превышает потери, колебания нарастают. Поэтому для устойчивости важны не только прочность, но и форма конструкции, её упругость и способность гасить движение.

В модуле можно менять скорость ветра и затухание, а затем возмущать мост коротким импульсом. Сравните поведение ниже и выше расчётного порога флаттера: когда движение исчезает, а когда начинает поддерживать само себя? Наглядная модель изгиба и кручения показывает, как воздушный поток становится источником механических колебаний.

https://makarovphysics.com/

Почему катушка с током вращается между магнитами, а не просто поворачивается и останавливается? Магнитное поле создаёт силы на проводниках, но для непрерывного вращения ток необходимо переключать в нужные моменты. В коллекторном двигателе эту работу выполняют щётки и вращающийся коллектор.

Когда ротор набирает скорость, он одновременно становится генератором: в обмотках возникает напряжение, противодействующее питанию. Добавьте нагрузку — скорость уменьшится, эта противо-ЭДС ослабнет, а ток возрастёт. Так электрическая и механическая стороны машины постоянно влияют друг на друга.

Открытый разрез позволяет рассмотреть обмотки, щётки и сегменты коллектора. Меняйте полярность питания, включайте нагрузку и наблюдайте за током и скоростью. Замедление помогает проследить переключение контактов, а генераторный режим показывает обратное преобразование: вращение вала питает электрическую цепь. Одна машина демонстрирует сразу два направления обмена энергией.

https://makarovphysics.com/

Металлический маятник может затормозить, даже не касаясь препятствия. Когда проводящая пластина движется через неоднородное магнитное поле, в ней возникают замкнутые электрические токи. Их собственное поле противодействует движению, которое эти токи вызвало. Это наглядное проявление правила Ленца.

Энергия не исчезает в магните: сопротивление металла превращает её в тепло. Поэтому особенно интересно сравнить сплошную пластину с прорезанной. Прорези мешают крупным токовым контурам, и торможение становится слабее. Геометрия проводника оказывается частью электрической схемы, хотя никаких проводов снаружи нет.

Отпустите оба маятника одновременно и наблюдайте, как меняются их размах и механическая энергия. Настройте магнитное поле и сопротивление, включите отображение токов и сравните накопленное тепло. Модуль помогает проследить всю цепочку превращений: движение создаёт ток, ток создаёт тормозящую силу, а энергия движения переходит в нагрев.

https://makarovphysics.com/

Маятник умеет задавать ритм, но сам по себе постепенно остановится. Часовому механизму нужно одновременно считать его качания и восполнять потери энергии. Эту двойную задачу решает спуск: он выпускает зубья колеса по одному и передаёт маятнику небольшие, точно приуроченные толчки.

Длина маятника определяет основной темп часов. При небольшом размахе период почти не зависит от амплитуды, однако при больших отклонениях эта независимость нарушается. Поэтому точный ход требует согласовать геометрию, трение и силу импульсов. Слишком щедрая подкачка энергии тоже способна изменить ритм.

За стеклянным корпусом видны маятник, анкер и зубчатая передача. Заведите часы, измените длину маятника или потери и сравните измеренные интервалы между тиками. Можно слегка подтолкнуть груз и проследить восстановление движения. Запас энергии привода постепенно расходуется: каждый тик связан с передачей энергии от привода к маятнику.

https://makarovphysics.com/

В стеклянном цилиндре плавают разноцветные шарики с числами. Стоит изменить температуру — и некоторые из них медленно опускаются, а другие поднимаются. Такой термометр превращает невидимое изменение плотности жидкости в движение целой маленькой процессии.

Каждый поплавок имеет свою среднюю плотность, подобранную при калибровке. При нагревании окружающая жидкость расширяется и становится менее плотной. Выталкивающая сила уменьшается, и часть поплавков тонет. При охлаждении картина меняется в обратную сторону. О температуре судят по границе между верхней и нижней группами; нижняя метка среди плавающих даёт ориентировочное показание шкалы.

В модуле можно нагревать и охлаждать жидкость, наблюдать за шестью поплавками и включать стрелки результирующей силы. Тепловая задержка показывает, почему настоящий прибор не реагирует мгновенно. Здесь закон Архимеда работает одновременно как весы и как способ измерения температуры.

https://makarovphysics.com/

Быстрый мелкий поток внезапно становится глубоким и медленным. Между этими состояниями возникает бурлящий водяной вал — гидравлический прыжок. Подобные переходы можно увидеть в каналах и за водосбросами, где они помогают рассеять лишнюю энергию потока.

Ключевое число здесь — число Фруда: оно сравнивает скорость воды со скоростью длинных поверхностных волн. До прыжка поток может обгонять такие возмущения, а после него волны уже способны распространяться против течения. При переходе сохраняется расход, а баланс импульса связывает глубины до и после прыжка. Часть механической энергии уходит в турбулентность и в конечном счёте в тепло.

Меняйте расход и входную глубину в прозрачном канале. Сравнивайте число Фруда, выходную скорость, глубину и потерю энергетического напора. Схематический водяной вал и метки потока помогают увидеть переход, а расчёт показывает, почему сохранение массы и импульса совместимо с потерей механической энергии.

https://makarovphysics.com/

Две струйки воды, металлические кольца и перекрёстно соединённые сосуды могут создать напряжение, достаточное для искры. В капельнице Кельвина нет батарейки: энергия падающей воды постепенно накапливается в электрическом поле.

Процесс начинается с крошечной разницы зарядов. Заряженное кольцо перераспределяет заряд в проходящей струе, и отделившиеся капли уносят его в нижний сосуд. Перекрёстные провода связывают каждое кольцо с противоположным сосудом. Получается положительная обратная связь: небольшой начальный дисбаланс усиливается, а сосуды заряжаются противоположными знаками. Разряд резко снижает напряжение, после чего цикл может начаться снова.

В модуле можно менять поток воды и утечку заряда, размыкать перекрёстную связь или заземлять оба накопителя. Следите за напряжением, энергией поля и искровыми разрядами. Остановка воды особенно хорошо показывает источник энергии: без непрерывной подачи система перестаёт накачивать электрическое поле, а накопленный заряд постепенно утекает.

https://makarovphysics.com/

Стальной шар висит под электромагнитом, не касаясь опоры. Кажется, достаточно подобрать ток, при котором магнитная сила уравновесит вес. Но такое равновесие неустойчиво: чуть ближе к магниту — притяжение усиливается, чуть дальше — ослабевает. Маленькая ошибка начинает расти.

Удержать шар помогает обратная связь. Система следит за его положением и движением, непрерывно корректируя ток катушки. Реагировать нужно достаточно быстро, но чрезмерно резкие исправления тоже опасны: шар может начать раскачиваться. Дополнительные трудности создают задержка изменения тока и ограниченная сила электромагнита.

Задайте желаемый зазор, настройте чувствительность регулятора и слегка толкните шар вниз. По движению, току и силе видно, удаётся ли системе вернуться к заданной высоте. Отключение управления раскрывает роль автоматики особенно наглядно. Левитация здесь становится опытом о том, как измерение и своевременная коррекция превращают неустойчивое состояние в управляемое.

https://makarovphysics.com/

Представьте привратника, который видит скорость каждой молекулы. Быстрые частицы он пропускает в одну половину сосуда, медленные — в другую. Постепенно одна сторона становится горячее другой, хотя привратник будто бы ничего не нагревает. Этот мысленный эксперимент связывает температуру с удивительно практическим вопросом: чего стоит информация?

В модуле 512 упругих частиц движутся в трёхмерной камере, а избирательное отверстие сортирует их по скорости. Цвет помогает различать быстрые и медленные частицы. Сама сортировка не добавляет им кинетической энергии, но создаёт различие между двумя частями системы.

Меняйте порог отбора и сравнивайте температуры, оценку энтропии газа и число записанных решений. Затем сотрите память: отдельный показатель отражает минимальную тепловую цену необратимого стирания информации. Чтобы оценить работу такого устройства, приходится учитывать не только газ, но и физическую память контроллера. Именно эта расширенная картина снимает кажущееся противоречие со вторым началом термодинамики.

https://makarovphysics.com/

Пять метрономов начинают отбивать ритм не в такт друг другу. Никто не задаёт им общего такта, но через некоторое время их движения могут согласоваться. Кажется, будто приборы прислушиваются друг к другу. На самом деле они обмениваются механическими толчками через общую подвижную платформу.

Качание одного маятника слегка сдвигает основание, а движение основания воздействует на остальные маятники. Такие слабые взаимные поправки постепенно меняют относительные фазы. Возникнет ли общий ритм, зависит от массы платформы, различий между метрономами и работы их приводов. Синхронизация — результат взаимодействия, поэтому она не обязана появляться при любых настройках.

Запустите метрономы с разными фазами, освободите платформу и наблюдайте за показателем согласованности. Затем закрепите основание или измените разброс длин маятников. Можно толкнуть отдельный метроном и посмотреть, вернётся ли он к общему движению. Этот небольшой ансамбль показывает, как коллективный порядок возникает без единого дирижёра.

https://makarovphysics.com/

Два скрещённых поляризатора почти не пропускают свет. Кажется логичным, что третий фильтр только усилит затемнение. Но если поставить его между первыми двумя и повернуть на промежуточный угол, свет снова появится. Этот опыт показывает, что фильтры меняют не только количество света, но и его поляризацию.

У линейно поляризованной волны электрическое поле колеблется вдоль определённого направления. Поляризатор пропускает компоненту поля вдоль своей оси. Промежуточный фильтр задаёт новое направление, у которого уже есть ненулевая проекция на ось последнего фильтра. Четвертьволновая пластинка действует иначе: меняет относительную фазу компонент и позволяет получить эллиптическую или круговую поляризацию.

Вращайте оптические элементы и сравнивайте форму колебаний поля с яркостью экрана. Попробуйте схему с тремя поляризаторами, четвертьволновую пластинку и идеализированную жидкокристаллическую ячейку. Изменения на экране связывают геометрию волны с принципами работы оптических фильтров и дисплеев.

https://makarovphysics.com/

Чтобы лететь вперёд, квадрокоптер должен наклониться. Его винты создают тягу вдоль оси аппарата, поэтому горизонтальное ускорение начинается с изменения ориентации. При этом нужно продолжать удерживать высоту: даже простое движение требует согласованной работы всех четырёх роторов.

Разница тяги наклоняет аппарат, а изменение баланса реактивных моментов разворачивает его вокруг вертикальной оси. Автопилот решает задачу в несколько шагов: ошибка положения превращается в нужный наклон, затем ошибка ориентации — в команды двигателям. Слишком слабые поправки делают аппарат вялым, слишком резкие способны вызвать раскачку.

В модуле можно зависать, проходить маршрут над трёхмерным ландшафтом и переходить к ручному управлению. Изменяйте ветер и настройки регуляторов, добавляйте возмущение и следите за восстановлением полёта. Показатели тяги отдельных роторов и график ошибки помогают увидеть, сколько непрерывных корректировок скрывается за внешне спокойным зависанием.

https://makarovphysics.com/

Семь цилиндров расположены вокруг одного коленчатого вала, словно лучи звезды. Их поршни движутся по разным направлениям, но передают усилие общему механизму. Звездообразный двигатель позволяет увидеть, как множество отдельных рабочих циклов складывается во вращение одного вала.

Каждый цилиндр проходит четыре такта: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Воспламенение смеси повышает давление, газ толкает поршень, а шатун передаёт усилие коленчатому валу. Главный и прицепные шатуны объединяют цилиндры в тесном пространстве вокруг одной кривошипной шейки. Последовательность вспышек распределяет рабочие ходы по полному циклу.

Прозрачные цилиндры открывают движение поршней, клапанов, подачу топлива и момент зажигания. Выберите цилиндр, измените частоту вращения и наполнение или остановитесь на следующей вспышке. Сопоставляйте давление, объём камеры и газовый момент. Заданный привод вала позволяет рассмотреть последовательность событий в удобном темпе, а не только наблюдать быстро вращающийся двигатель снаружи.

https://makarovphysics.com/

Продолговатый камень охотно вращается в одну сторону, а при запуске в другую начинает качаться, замедляется и может развернуться обратно. Необычное поведение возникает из-за формы опоры и распределения массы внутри тела. Даже небольшая асимметрия способна заметно изменить его движение.

Главные направления инерции слегка повёрнуты относительно направлений кривизны нижней поверхности. Благодаря этому вращение и покачивание обмениваются энергией несимметрично. В одном направлении слабые колебания способны вырасти за счёт вращения, после чего энергия возвращается во вращательное движение уже с другим знаком. Трение и потери постепенно исчерпывают запас движения.

Запускайте модель в обе стороны, меняйте перекос осей и добавляйте лёгкое покачивание. Прозрачный разрез показывает грузы, а графики позволяют проследить обмен энергией. Особенно показательно выровнять оси и сравнить результат. Модуль использует усреднённую модель малых колебаний, которая помогает разобрать по частям механизм этого неожиданного разворота.

https://makarovphysics.com/

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.

https://makarovphysics.com/

Паровая машина превращает давление газа в движение тяжёлого маховика. Пар поочерёдно поступает к двум сторонам поршня, заставляя его двигаться туда и обратно. Кривошипно-шатунный механизм преобразует это движение во вращение, а маховик сглаживает неравномерность рабочего цикла.

Пар не обязательно впускать на протяжении всего хода. После отсечки уже поступившая порция продолжает расширяться и совершать работу, хотя её давление падает. Поэтому момент закрытия впуска влияет на весь цикл. Диаграмма давления и объёма позволяет буквально увидеть работу: замкнутый контур связан с энергией, переданной газом за цикл.

Прозрачный цилиндр открывает обе рабочие камеры и движение поршня. Меняйте давление котла, отсечку, подачу пара и нагрузку на вал. Наблюдайте за разгоном, замедлением и остановкой, а при необходимости подтолкните маховик. Показания и диаграмма помогают связать каждый участок движения с изменением давления и передачей энергии.

https://makarovphysics.com/

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.

https://makarovphysics.com/

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.

https://makarovphysics.com/

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.

https://makarovphysics.com/