10 video sbalorditivi di incredibili fenomeni scientifici

La vita è piena di meraviglie che molti di noi non vedranno mai. Dal quantum al cosmico, ci sono forze in gioco intorno a noi che modellano e plasmano il nostro mondo. La maggior parte di essi sono facilmente visibili nella vita di tutti i giorni, ma al di sotto del rivestimento della realtà giace un regno brulicante di caricature contorte di principi scientifici familiari. Prendiamo la nostra mano e tuffiamoci in profondità nel dominio del bizzarro, dove le naturali regole della fisica si fondono in un gorgogliante gorgo di pura meraviglia non adulterata.

10 levitazione quantistica

Quando si raffreddano determinati materiali al di sotto di una temperatura di base, diventano superconduttori, che conducono elettricità con resistenza zero. Un po 'meno della metà dei metalli conosciuti ha una "temperatura di transizione" incorporata - una volta che scendono al di sotto di quella temperatura, diventano superconduttori. Naturalmente, quella temperatura è solitamente piuttosto bassa. Il rodio, ad esempio, rende il crossover a -273,15 ° C (-459,66 ° F). Questo è qualche centesimo di grado al di sopra dello zero assoluto. In altre parole, giocare con i superconduttori è un po 'difficile da fare.

Almeno lo era, fino all'avvento dei superconduttori ad alta temperatura. Questi materiali hanno complesse strutture cristalline e sono solitamente realizzati con una miscela di ceramica e rame, insieme ad altri metalli. Questi materiali passano ai superconduttori a circa -160,59 ºC (-321,07 ºF) o superiori. Non esattamente balsamico, ma un po 'più facile da giocare.

E poiché questo è anche il punto di ebollizione dell'azoto liquido, possiamo attingere ad altri tratti bizzarri dei superconduttori a temperatura ambiente, come nel video sopra. Vedi, quando i superconduttori sono posizionati vicino a un campo energetico debole (come un magnete), creano una barriera superficiale di corrente elettrica che respinge le onde magnetiche. Quando ciò accade, le linee del campo magnetico si curvano attorno al superconduttore, bloccandolo in posizione - a mezz'aria. Giralo in qualsiasi direzione e il superconduttore compensa automaticamente con un campo elettrico per neutralizzare il magnete. Il fenomeno è noto come blocco quantico o levitazione quantistica.

9 Perle di Newton

Se ora prendi un barattolo e lo riempi con una lunga catena di perline Mardi Gras, puoi ricreare questo fenomeno nel tuo salotto. Avvolgi la stringa di perline nel barattolo, quindi solleva un'estremità dal barattolo e verso il pavimento. Quello che succede è quello che ti aspetteresti: la catena inizia a scivolare fuori dal barattolo. Ma poi segue qualcosa di inaspettato - invece di continuare a scivolare oltre l'orlo del barattolo, le perline saltano in aria come una fontana prima di ridiscendere verso il pavimento.

Questo è un concetto piuttosto semplice, ma sembra davvero bello in azione. Tre diverse forze sono al lavoro qui. La gravità, naturalmente, tira il bordo di attacco della catena verso il pavimento. Quando ogni catena si arrende alla gravità, si trascina dietro il tallone: ​​questa è la seconda forza.

Ma di nuovo dentro il barattolo, otteniamo la terza forza: il barattolo sta effettivamente spingendo le perline nell'aria. Sembra pazzo-stupido anche perché il barattolo non si muove chiaramente, ma tutto si riduce a ciò che una catena fondamentalmente è.

Al livello più elementare, una catena è una serie di aste rigide collegate da un giunto flessibile. Pensa a una fila di vagoni in un treno. In una situazione ipotetica, se tiri su la parte anteriore di un vagone, si inclinerebbe lungo l'asse centrale: la parte anteriore salirà mentre la schiena si abbasserà. Nella vita reale non lo fa perché c'è un solido strato del pianeta Terra direttamente sotto di esso. Invece, si inclina sul suo bordo posteriore. Quando lo fa, il terreno sta essenzialmente spingendo verso l'alto per gettarlo fuori dalla sua rotazione naturale. Se la forza che si solleva viene aumentata in proporzione al peso del vagone, la forza da terra la getterebbe in aria. La Royal Society ha un altro video che spiega questo in maggiore profondità.

Quindi, quando ciascun collegamento della catena di perline lascia la sua superficie di appoggio perché viene tirato dal collegamento davanti ad esso, il fondo del vaso (o lo strato di perline sotto di esso) lo scaglia nell'aria, creando una "gravità". sfidando "loop" fino a quando la gravità prende il sopravvento e la trascina indietro.

8 sculture ferrofluidiche

Quando combinato con un magnete, il ferrofluido diventa una delle sostanze più incredibili del pianeta. Il liquido stesso è solo particelle magnetiche sospese in un mezzo fluido, solitamente olio. Le particelle sono su scala nanometrica, che è troppo piccola per ogni particella per influenzare magneticamente le altre particelle, altrimenti il ​​liquido si raggrupperebbe in se stesso. Ma mettili vicino ad un grande magnete e la magia accade.

Una delle cose più comuni che vedrai fare ferrofluido è formando picchi e valli quando è vicino a un magnete. Quello che stai realmente vedendo sono le particelle che cercano di allinearsi con il campo magnetico. Le punte si formano dove il campo è più forte, ma poiché l'olio trasporta la tensione superficiale, le due forze raggiungono un equilibrio sulla punta delle punte. L'effetto è chiamato instabilità del campo normale: formando queste forme, il fluido abbassa il più possibile l'energia totale del sistema.

7 Riscaldamento a induzione Un cubetto di ghiaccio

Il riscaldamento a induzione è un processo che richiede una corrente ad alta frequenza, lo spara attraverso una bobina per creare un elettromagnete e quindi pompa le correnti magnetizzate risultanti attraverso un materiale conduttore. Quando le correnti magnetizzate colpiscono la resistenza all'interno del materiale, otteniamo l'effetto Joule-calore indotto elettricamente. In questo caso, il conduttore è una scheggia di metallo all'interno di un blocco di ghiaccio, e il calore si accumula così velocemente che l'installazione prende fuoco prima che il ghiaccio abbia la possibilità di sciogliersi.

Quanto velocemente? A seconda del tipo di metallo, un riscaldatore a induzione può riscaldare qualcosa a 871 ° C (1.600 ° F) in solo un secondo e mezzo con 4,1 kW di potenza per pollice quadrato di superficie. Quattro secondi nel video, il nucleo del cubetto di ghiaccio è già rosso, quindi puoi supporre che usi meno energia o che il metallo utilizzato non abbia molta resistenza elettrica naturale. Ad ogni modo, alcuni secondi dopo siamo stati trattati per un problema tecnico nel ghiaccio fiammeggiante della matrice.

Ma questo fa sorgere un'altra domanda: tutti sanno che il ghiaccio si scioglie sopra lo 0 ºC (32 ºF), quindi perché non si trasforma istantaneamente in una pozza d'acqua di fronte a quella fornace? È perché la materia accetta ed emette energia solo in pacchetti di energia discreti. Quando il calore si trasferisce dal metallo al ghiaccio, sta arrivando in un treno, non un'onda, il che significa che ci vuole più tempo per trasferire tutta la forza dell'energia.

6 Ponte a ossigeno liquido

Il punto di ebollizione dell'ossigeno è -183 ºC (-297,3 ºF), e tutto sopra è il gas che tutti conosciamo e amiamo. Una volta che scende sotto quella temperatura, tuttavia, l'ossigeno assume alcune proprietà interessanti. Più precisamente, la configurazione più densa delle sue molecole allo stato liquido consente alle proprietà naturali più oscure dell'ossigeno di entrare nelle luci della ribalta.

Un grande esempio di ciò è il paramagnetismo dell'ossigeno. Un materiale paramagnetico viene magnetizzato solo se un vicino campo magnetico esterno agisce su di esso. Come gas, le molecole di ossigeno sono troppo vagamente disperse per essere influenzate molto dai magneti. Ma come un liquido, si comporta proprio come un pezzo di ferro vicino a un magnete - un pezzo di ferro fieramente bollente e liquido. Con due magneti orientati in senso opposto, l'ossigeno liquido formerà un ponte nel mezzo, che è quello che stai vedendo nel video. Sfortunatamente, è difficile vederlo accadere a lungo perché l'ossigeno liquido ricomincia a bollire in un gas non appena entra nella temperatura ambiente.

5 La reazione di Briggs-Rauscher

La reazione di Briggs-Rauscher è una delle manifestazioni visivamente più impressionanti della chimica nel mondo conosciuto. È ciò che è noto come oscillatore chimico: reagisce, cambia gradualmente colore da chiaro ad ambra, poi improvvisamente diventa blu scuro, quindi torna a schiarirsi, tutto in un'unica oscillazione. Continua a farlo per diversi minuti, passando da un colore all'altro ogni pochi secondi.

Fino a 30 reazioni diverse possono accadere simultaneamente in qualsiasi momento durante ogni oscillazione. La lista chimica si legge come gli ingredienti di un pacchetto di cani congelati: il solfato di manganese (II) monoidrato, l'acido malonico, l'amido, l'acido solforico, il perossido di idrogeno e lo iodato di potassio sarebbero un esempio (puoi cambiare alcuni tipi di acidi e iodati per diverse reazioni).

Quando tutti i prodotti chimici si combinano, l'iodato si trasforma in acido iodico. Una volta che è presente, un'altra reazione cambia il nuovo acido in ioduro e iodio elementare libero. Questo spinge il primo cambiamento di colore, creando l'ambra. Quindi, la soluzione continua a fare ioduro. Non appena c'è più ioduro che iodio, i due si combinano in uno ione triiodico. Questo ione reagisce con l'amido e fa esplodere la soluzione nel suo stadio blu scuro.

Questo video ha meno fascino di quello sopra, ma ti consente di vedere le fasi più chiaramente.

4 Tesla Coil Warriors

Molti di noi hanno familiarità con Nicola Tesla, lo scintillante prodigio dell'innovazione elettrica e la vittima di atti atroci di ballyhoo competitivo. Molti di noi hanno anche familiarità con la bobina di Tesla, un dispositivo che produce elettricità CA a bassa corrente e ad alta tensione insieme a quantità salutari di scintille colorate.

Le bobine di Tesla moderne emettono spesso tra 250.000 e 500.000 volt di corrente. La maggior parte dei display di intrattenimento annulla il grande campo magnetico con le gabbie di Faraday, che sono reti che distribuiscono la tensione uniformemente attorno alle loro superfici. Poiché il potenziale elettrico è misurato dalle differenze di tensione, non c'è corrente all'interno di una gabbia di Faraday. Chiunque all'interno può guidare il fulmine e uscirne illeso.

E a volte le persone diventano creative. Nel video qui sopra, i due "guerrieri" sono ricoperti di gabbie di Faraday indossabili a maglie conduttive. Un'altra scintilla creativa recente ha dato origine a "cantare" bobine di Tesla, che riproducono musica modulando l'emissione di scintille della bobina.

3 Sine Waves e FPS

Le onde sonore hanno un'incredibile capacità di far corrispondere gli altri oggetti alla loro frequenza. Se hai mai ascoltato musica con un pesante battito del basso nella tua auto, probabilmente hai notato che gli specchi si increspano quando le onde sonore li colpiscono. Quello che sta succedendo nel video sopra è essenzialmente quello, anche se il risultato finale è molto più drammatico.

Un'onda sinusoidale a 24 Hz attraversa un altoparlante sotto un tubo dell'acqua. Il tubo inizia a vibrare 24 volte al secondo. Quando l'acqua esce, forma onde che corrispondono alla frequenza di 24 Hz. Ecco il trucco però: visto nella vita reale, sembrerebbe solo ondeggiare avanti e indietro nel suo cammino verso il terreno.

Il vero eroe qui è la macchina da presa, il fenomeno della prospettiva spostata. Filmando l'acqua che cade a 24 fotogrammi al secondo, la telecamera fa sembrare che il flusso d'acqua si congeli a mezz'aria. Ogni onda d'acqua colpisce esattamente lo stesso spazio, 24 volte al secondo. Sul film, sembra che la stessa onda risieda nell'aria indefinitamente, quando in realtà un'onda diversa ha preso il suo posto ogni fotogramma. Se si cambia la frequenza sinusoidale a 23 Hz, sembra che l'acqua stia cadendo verso l'alto nel tubo a causa del piccolo spostamento tra la frequenza fotogrammi della telecamera e le onde sinusoidali.

2 Temporale di Lord Kelvin

Kelvin's Thunderstorm, o Kelvin water dropper, fu costruito per la prima volta nel 1867 e la sua installazione è piuttosto semplice. Gocciolare due flussi d'acqua attraverso due induttori caricati diversamente, uno positivo e uno negativo.Raccogli le gocce d'acqua caricate sul fondo, lascia scorrere l'acqua e raccogli il potenziale elettrico. Energia istantanea, o almeno una piccola scintilla che puoi mostrare ai tuoi amici.

Quindi, come funziona?

Quando viene impostato per la prima volta, uno degli induttori (anelli di rame nel video) ha invariabilmente una piccola carica naturale. Diciamo che l'induttore sulla destra è leggermente negativo. Quando una goccia d'acqua lo attraversa, gli ioni positivi nell'acqua saranno tirati verso la superficie della gocciolina, e gli ioni positivi verranno spinti verso il centro, dando alla goccia una carica superficiale positiva.

Quando la goccia positiva atterra nel bacino di raccolta sulla destra, carica leggermente il bacino e invia una carica positiva attraverso un filo all'induttore a sinistra, rendendolo positivo. Ora il lato sinistro sta facendo goccioline d'acqua negative, che caricano ulteriormente l'induttore negativo sulla destra. Il feedback positivo da entrambe le parti si accumula fino a quando non c'è abbastanza potenziale elettrico accumulato per forzare una scarica, una scintilla che salta tra i bacini (o due terminali a sfera di rame, come nel video).

A parte la scienza, l'effetto collaterale più figo di questa macchina è quello degli induttori. Quando la carica si accumula, iniziano ad attirare gli ioni opposti dell'acqua così forte che piccole gocce d'acqua salteranno fuori e orbiteranno attorno all'induttore, volando intorno a lui come falene su una lampada.

1 decomposizione di Mercurio

Questa è la cosa più strana che hai visto oggi.

Professionalmente, il tiocianato di mercurio (II) ha poche responsabilità. Viene usato con parsimonia in una manciata di sintesi chimiche e ha una capacità limitata di rilevare il cloruro nell'acqua. Ma sul lato, è un esibizionista puro e sfrenato. Quando il tiocianato di mercurio (II) si decompone, forma nitruro di carbonio e vapori di mercurio, una miscela terrificantemente tossica. Nel 1800, fu venduto come fuochi d'artificio fino a quando diversi bambini morirono dal mangiarlo.

Ma la sua reputazione è sopravvissuta, e per una buona ragione. Non c'è un modo speciale per descrivere cosa sta succedendo in questo video, a parte la decomposizione del mercurio (II). Mettendo una fiamma sul composto polveroso inizia una reazione a catena che termina solo nei tuoi incubi. Godere.