Как стать автором
Обновить
37
Карма
0
Рейтинг
Сергей @Mulin

Пользователь

Физическая и математическая реальности

Время прочтения 17 мин
Просмотры 17K
Математика *Научно-популярное Физика

Эта статья является второй частью конспекта книги «Наша математическая вселенная. В поисках фундаментальной природы реальности» (автор Макс Тегмарк).

Идея, что Вселенная в некотором смысле является математической, восходит по меньшей мере к пифагорейцам и породила многовековую дискуссию физиков и философов. Галилей утверждал, что Вселенная – это «величественная книга», написанная на языке математики. Лауреат Нобелевской премии по физике Юджин Вигнер в 60-х годах XX века настаивал, что «невероятная эффективность математики в естественных науках» нуждается в объяснении.

Если оглядеться. Где вся эта математика, которой мы собираемся заниматься? Разве математика – это не наука о числах? Вероятно, вам на глаза попадется несколько чисел, например, время на часах, но это лишь символы, изобретенные и изображенные людьми, так что вряд ли они отражают математическую сущность Вселенной в каком-либо глубоком смысле.

Читать далее
Всего голосов 12: ↑12 и ↓0 +12
Комментарии 122

Мелкосерийное производство электроники в Китае, личный опыт непрофессионала

Время прочтения 5 мин
Просмотры 44K
DIY или Сделай сам
Туториал
Занимаясь электроникой «для души» и не претендуя на лавры «профессионала» и «специалиста» тем не менее иногда удается создать что-то интересное не только для себя, но и для других. И тут неизбежно встает вопрос об изготовлении мелкой серии. Про заказ печатных плат уже много раз писали, многие пробовали и, в принципе, тут все более менее понятно, что и как. Первая партия запаяна, прошита и отдана счастливым владельцам, все хорошо. Внезапно выясняется, что нужно сделать еще пару десятков плат, а времени сидеть по вечерам с пинцетом и феном особенно и нет, да и глаза жалко. Настал момент сделать следующий шаг — попробовать сервис PCBA (PCB Assembly).

image
Читать дальше →
Всего голосов 63: ↑61 и ↓2 +59
Комментарии 111

Планарный трансформатор: технология, расчеты, стоимость

Время прочтения 13 мин
Просмотры 80K
Схемотехника *Производство и разработка электроники *Электроника для начинающих
Не так давно ко мне обратилась одна компания, которой необходимо было разработать линейку LED-драйверов. Название компании и ТТХ драйверов называть не буду, NDA не подписывал, но этика есть этика. Вроде бы обычный заказ на драйвер, каких десяток за год набирается, но было два взаимоисключающих требования: стоимость и габариты.

Задача с точки зрения схемотехники простая, но вот с точки зрения производства и конструирования оказалась очень интересной. И так — требовалось изготовить сетевой драйвер для LED с корректором коэффициента мощности (мощность около 100 Вт), который стоил был в пределах 3$ на серии и имел габариты по высоте не более 11 мм! Многие скажут: «А в чем проблема сделать дешманский драйвер?», вот только дешманский не прокатит, т.к. еще одно требование — возможно давать без опасений 5 лет гарантии. И вот тут начинается самое интересное.

Был сделан выбор топологии, схемотехника, все влезало в габариты и стоимость, но столь замечательную картину портил «классический» трансформатор. Он огромный, он дорогой, он технологически сложный в изготовление. Оставалось решить последнюю задачу и после двух дней в раздумьях и расчетах оно было найдено — планарный трансформатор.

Если вам интересно между чем и чем делался выбор, на каких аргументах он основывался и как удалось получить стоимость трансформатора меньше 0.5$, то приглашаю вас в подкат. Ну и для улучшения «аппетита» прилагаю вам фото готового трансформатора:


Читать дальше →
Всего голосов 142: ↑141 и ↓1 +140
Комментарии 231

Что было бы, если бы поле Хиггса было нулевым

Время прочтения 7 мин
Просмотры 16K
Физика
Перевод
Поле Хиггса – тема столь важная, что она даже заслужила себе целый экспериментальный комплекс, Большой адронный коллайдер, предназначенный для её изучения. Это загадочное поле в среднем ненулевое, оно покрывает всю Вселенную, будто невидимая жидкость, и влияет на массы известных элементарных частиц. А что, если бы оно было в среднем нулевым? Каков был бы наш мир?

Он был бы смертелен для нас – в нём не было бы атомов – но в определённом смысле он был бы гораздо проще и лучше организован. Давайте посмотрим, как именно.

image
Рис. 2
Читать дальше →
Всего голосов 12: ↑10 и ↓2 +8
Комментарии 15

Частицы-партнёры Калуцы-Клейна, часть 2

Время прочтения 11 мин
Просмотры 5.4K
Научно-популярное Физика
Перевод
В предыдущей статье я пояснил, почему наивным наблюдателям, не знающим о наличии дополнительного измерения, будет казаться, что у частицы, способной передвигаться в дополнительных измерениях, есть партнёры Калуцы-Клейна (КК) — более тяжёлые версии изначальной частицы. Я указал на то, что когда изначальная частица массы m движется в направлении дополнительного измерения, наивному наблюдателю она кажется неподвижной и более тяжёлой, чем она должна быть, то есть, будто бы это частица другого типа. Такой класс якобы новых частиц, похожих на изначальную, но более тяжёлых, называется КК-партнёрами.

В случае с полоской, если частица массы m движется поперёк полосы с моментом pпоперёк, наблюдатель, считающий полоску линией, будет считать, что частица — это КК-партнёр с нулевым импульсом и массой M, где

$ M^2 = m^2 + (p_{поперёк} / c)^2 > m^2 $


Хотя в целом это верно, из этого следует, что для каждой массы M, большей m, должен существовать свой КК-партнёр. Но это не так — наш мир квантовый (см. рис. 1 предыдущей статьи). Теперь узнаем, как именно квантовая механика меняет всю картину.
Читать дальше →
Всего голосов 25: ↑23 и ↓2 +21
Комментарии 61

Как работает поле Хиггса: 3) как появляется частица Хиггса

Время прочтения 4 мин
Просмотры 8.6K
Физика
Перевод
Как работает поле Хиггса:
  1. Основная идея
  2. Почему поле Хиггса в среднем ненулевое
  3. Как появляется частица Хиггса
  4. Почему поле Хиггса необходимо


В предыдущей статье я описал, как и почему у поля Хиггса среднее значение не равно нулю. Теперь я хочу описать, что такое частица Хиггса и как её масса возникает из уравнений.

Хочу напомнить, что если не упомянуто обратное, я всегда описываю простейшую из возможных форму поля и частицы Хиггса – т.н. «Хиггс Стандартной Модели». Возможны и более сложные их формы; к примеру, одновременно могут существовать несколько полей Хиггса, вместо одного. Возможно, я опишу более сложный случай в одной из следующих статей.

image
Рис. 1: поле класса 1 колеблется во времени около стабильного значения Z(x,t) = 0
Читать дальше →
Всего голосов 18: ↑17 и ↓1 +16
Комментарии 2

Как работает поле Хиггса: 2) почему поле Хиггса в среднем ненулевое

Время прочтения 4 мин
Просмотры 12K
Физика
Перевод
Как работает поле Хиггса:
  1. Основная идея
  2. Почему поле Хиггса в среднем ненулевое
  3. Как появляется частица Хиггса
  4. Почему поле Хиггса необходимо


Как так получается, что у поля Хиггса в природе среднее значение не равно нулю, а у других (судя по всему, элементарных) полей природы, известных нам, оно нулевое? [Очень мелкий шрифт: другие поля, за исключением гравитационного поля самого нижнего уровня, зовутся метрическими, это позволяет определить существование пространства и времени].

Во-первых, фермионные поля не могут обладать большим постоянным ненулевым значением в природе. Это связано с различием между фермионами и бозонами. Бозоны могут быть в среднем ненулевыми, но фермионы не могут. Так что можно забыть про электроны (и их кузенов мюонов и тау), про нейтрино и кварки. Мелкий шрифт: фермионы могут образовывать пары друг с другом или с антифермионами и составлять композитные бозоны, которые могут быть в среднем ненулевыми. Это так для верхних и нижних кварков и их антикварков, и для электронов в сверхпроводнике. Но это долгая история, и она не касается нашей напрямую.
Читать дальше →
Всего голосов 17: ↑16 и ↓1 +15
Комментарии 4

Как работает поле Хиггса: основная идея

Время прочтения 5 мин
Просмотры 25K
Физика
Перевод
Разбираемся в физике частиц:
1. Шар на пружине, ньютоновская версия
2. Квантовый шар на пружине
3. Волны, классический вид
4. Волны, классическое уравнение движения
5. Квантовые волны
6. Поля
7. Частицы – это кванты
8. Как частицы взаимодействуют с полями

Как работает поле Хиггса:
  1. Основная идея
  2. Почему поле Хиггса в среднем ненулевое
  3. Как появляется частица Хиггса
  4. Почему поле Хиггса необходимо


Если вы читали мою серию статей про физику частиц и полей, вы знаете, что все т.н. «элементарные частицы» на самом деле – кванты (волны, чья амплитуда и энергия минимально допустимые квантовой механикой) релятивистских квантовых полей. Такие поля обычно удовлетворяют уравнениям движения класса 1 (или их обобщению) вида

$ d^2Z/dt^2 - c^2 d^2Z/dx^2 = - (2 \pi \nu_{min})^2 (Z - Z_0) $


Где Z(x,t) – поле, Z0 — равновесное состояние, x – пространство, t – время, d2Z/dt2 представляет изменение по времени изменения по времени Z (d2Z/dx2 — то же для пространства), c – универсальное ограничение скорости (часто называемое «скоростью света»), а νmin — минимально допустимая частота для волны в поле. Некоторые поля удовлетворяют уравнению класса 0, которое представляет собой просто уравнение класса 1, в котором величина νmin нулевая. У кванта такого поля масса

$ m = h \nu_{min} / c^2 $


Где h – постоянная Планка. Иначе говоря,

$ d^2Z/dt^2 - c^2 d^2Z/dx^2 = - (2 \pi c^2/h)^2 m^2 (Z - Z_0) $


Читать дальше →
Всего голосов 25: ↑23 и ↓2 +21
Комментарии 11

Разбираемся в физике частиц: 1) шар на пружине, ньютоновская версия

Время прочтения 8 мин
Просмотры 29K
Научно-популярное Физика
Перевод
1. Шар на пружине, ньютоновская версия
2. Квантовый шар на пружине
3. Волны, классический вид
4. Волны, классическое уравнение движения
5. Квантовые волны
6. Поля
7. Частицы – это кванты
8. Как частицы взаимодействуют с полями

Понять в общих чертах основы физики частиц – а это наше сегодняшнее понимание большинства элементарных явлений Вселенной – не так уж и сложно. Вам будет проще, если вы посещали физико-математическую школу или прошли первый курс института. Но если вы справляетесь с алгеброй, тригонометрией и (возможно, но не обязательно) с основами дифференцирования и интегрирования, то вы сможете понять, как работают поля и как появляются частицы. Вам потребуется всего лишь один раз поверить мне на слово, по поводу одного аспекта квантовой механики. В том случае я не буду приводить математические формулы, а просто покажу вам готовые ответы. Но после того, как вы примете этот аспект, всё остальное будет ясно.

image
Рис. 1

Чтобы понять физику частиц, из школьной физики вам нужно вспомнить одну-единственную вещь – как работает пружина. По сути всё, что подпрыгивает, вибрирует, звенит, дребезжит, качается вперёд и назад, представляет собой пример пружины.

Представим, что мы поместили шарик на конце пружины. Движения пружины и описывающие его уравнения просты. Для начала вспомним основы поведения пружины, затем изучим поведение шара – осцилляцию. И, наконец, для самых пытливых умов мы рассмотрим уравнения, приводящие к такому виду движения.
Читать дальше →
Всего голосов 13: ↑11 и ↓2 +9
Комментарии 6

Очередные умные часы своими руками

Время прочтения 18 мин
Просмотры 83K
DIY или Сделай сам Электроника для начинающих


Вдохновившись некоторое время назад статьей «Умные часы своими руками за 1500р.», я тоже решил попробовать сделать подобный девайс.


Эта статья не позиционируется как руководство к действию или инструкция, скорее как указание на ключевые моменты, с которыми мне пришлось столкнуться. Быть может, кому-то она послужит источником вдохновения и полезной информации.


Подбор компонентов, разводка платы, пайка в суровых условиях, 3D-печатный корпус и JavaScript на часах — под катом. Welcome!

Всего голосов 145: ↑144 и ↓1 +143
Комментарии 214

Известные нам элементарные (вроде бы) частицы

Время прочтения 6 мин
Просмотры 20K
Научно-популярное Физика
Перевод
За последние 115 лет физики обнаружили, что практически всё материальное, включая камни, дождь, солнце и солнечный свет, океанские волны и радиоволны, можно описать в терминах частиц (и соответствующих им полей). Эксперименты обнаружили разнообразие типов частиц, которые на сегодняшний день кажутся нам элементарными (то есть, не состоят из более элементарных частиц). Всё сложное многообразие нашего привычного мира состоит из небольшого набора таких частиц. Остальные частицы мимолётны, они так быстро распадаются, что в обычных условиях мы их не встречаем. Но они могут хранить ключи к секретам Вселенной, остающимся недоступными для нас.

В этой статье вы найдёте небольшой обзор текущего понимания частиц и организации их в классы. Что-то вроде периодической таблицы частиц с парочкой подвохов. Кроме того, вы узнаете, что делает с частицами поле Хиггса и его критичную роль в жизни Вселенной.

Наше текущее понимание, вместе с простейшими гипотезами по поводу работы частицы и поля Хиггса сводится в набор уравнений под названием «Стандартная модель физики частиц», или просто «Стандартная модель». Элементарные частицы в Стандартной модели исторически обладают очень странными названиями, а также большим разбросом масс. На рис. 1:
Читать дальше →
Всего голосов 18: ↑16 и ↓2 +14
Комментарии 29

Масса, энергия, импульс и закон сохранения

Время прочтения 17 мин
Просмотры 55K
Научно-популярное Физика
Перевод
image

Множество непонятных свойств мира связаны с природой массы и энергии (а также импульса). Все мы слышали эти слова и у многих из нас есть туманное представление об их значении. Конечно, значений у слов «масса» и «энергия» в английском и других языках довольно много. К сожалению, ни одно из них не совпадает с теми, что имеют в виду физики. Попробуйте отставить в сторону эти значения слов и поработать с точными физическими понятиями – иначе вы полностью запутаетесь.

Необходимо отметить, что не стоит при словосочетании «масса и энергия» вспоминать другую популярную пару, «вещество и энергия». Многие люди упоминают последнее словосочетания так, будто вещество и энергия – это две стороны одной медали. Но это не так. Вещество и энергия относятся к разным категориям, как яблоки и орангутанги. Вещество, не важно, как его определять – это класс объектов, существующих во Вселенной, а масса и энергия – это не объекты, а свойства, которыми эти объекты обладают. Масса и энергия глубоко переплетены друг с другом, и заслуживают общего объяснения.

Чтобы понять массу и энергию, необходимо добавить к ним импульс и обсудить различия и связи этих величин.
Читать дальше →
Всего голосов 31: ↑29 и ↓2 +27
Комментарии 20

Большинство частиц распадается – но почему?

Время прочтения 5 мин
Просмотры 22K
Научно-популярное Физика
Перевод
Почему большинство частиц дезинтегрируют (а технически говоря, распадаются) на другие?

Физика частиц нашла уже целую гору вроде бы элементарных частиц, и их может быть ещё больше. Но большинство из этих частиц не лежат спокойно на полу в ожидании, пока мы их подметём. Нам нужно было построить особые аппараты, такие, как Большой адронный коллайдер, чтобы произвести их, открыть и изучить. Почему? Потому, что большинство из них – за исключением тех, из которых состоим мы сами, и парочки других – разваливаются (распадаются) на другие частицы за малую долю секунды. На самом деле малую – по сравнению с ней миллионная доля секунды кажется вечностью. Некоторые из них выживают в течение всего триллионной от триллионной доли секунды, или даже меньше!

В данной статье при помощи неплохих, хотя и несовершенных, аналогий, я собираюсь дать вам пару объяснений по поводу того, почему распад – неизбежная судьба большинства элементарных частиц.

Вы можете вспомнить, что волны в квантовом мире состоят из частиц; звуковые волны из фононов, световые из фотонов, и т.п. Или можете просто принять это как данность и продолжить чтение.
Читать дальше →
Всего голосов 21: ↑18 и ↓3 +15
Комментарии 32

Ардуино-совместимый ПЛК CONTROLLINO, часть 1

Время прочтения 6 мин
Просмотры 48K
Умный дом Интернет вещей
Впервые про программируемый логический контроллер по имени CONTROLLINO мне довелось узнать году еще в 2014-м в случайной переписке с человеком, который подбирал себе ПЛК для домашней автоматизации. Я ему рекомендовал какие-то классические модели, а он в ответ сообщил, мол, видел на кикстартере некий интересный проект под названием CONTROLLINIO. Это промышленный ПЛК, который программируется так же, как Arduino, в его родной IDE.

Тот парень работал php-программером и С++ был для него не проблема. Деньги и идеи имел, а желания изучать LAD или Codesys нет. В итоге отписался, что сделал предзаказ на CONTROLLINO и больше на связь не выходил.

Не знаю, что и как у него вышло в конце концов, а вот мне через 3 года выпало поработать с этим девайсом.


Читать дальше →
Всего голосов 20: ↑18 и ↓2 +16
Комментарии 156

Проектирование импульсного источника питания с активным ККМ. Эпизод I

Время прочтения 28 мин
Просмотры 166K
DIY или Сделай сам Электроника для начинающих
Туториал

Предисловие


В своей предыдущей статье я говорил, что продолжу рассказ о работе с датчиками тока на эффекте Холла. С того момента прошло не мало времени, выход продолжения затянулся, да и писать «скучную теорию» я не любитель, поэтому ждал практической задачи.

Еще одной причиной отсутствия статей была моя работа в одной «современной успешной IT-hardware-компании», сейчас наконец-то я ее покинул и окончательно пересел на фриланс, так что время для статьи появилось))

Недавно ко мне обратился мой старый наставник и просто очень хороший человек. Естественно я не мог отказать в помощи, а оказалось все достаточно просто — меня попросили сделать блок питания для КВ трансивера FT-450, который будет более стабильный в работе, особенно при пониженном входном напряжении, чем уже имеющийся Mean Well. Прошу заметить, я не говорю о том, что Mean Well плохая фирма, просто в данном случае нагрузка достаточно специфическая, а так продукция у них вполне себе хорошая.

Диагноз примерно такой:


— Заявлен выходной ток в 40А, на деле при потреблением в 30-35А (на передаче) блок уходит в защиту;
— Наблюдается сильный нагрев при длительной нагрузке;
— Совсем становится плохо, когда использует его на даче, где напряжение в сети 160-180В;
— Напряжение максимальное 13,2-13,4В, а хотелось бы 13,8-14В с возможностью подкрутить +-20%.

Особенностью данной статьи будет то, что проект продвигается вместе с ней. Я за него только засел и поэтому смогу рассказать обо всех этапах разработки: от ТЗ до готового прототипа. В таком формате статей с наскоку на гике я не нашел, обычно люди пишут уже проделав всю работу и забыв половину мелочей, которые часто несут в себе главный интерес. Так же эту статью я хочу написать доступным для новичков языком, поэтому местным гуру стоит чуточку проще относиться к «неакадемичности» моего слога.
Читать дальше →
Всего голосов 52: ↑52 и ↓0 +52
Комментарии 289

Увидеть невидимое, подключить не подключаемое или выжимаем все соки из Seek Thermal

Время прочтения 6 мин
Просмотры 38K
Гаджеты Компьютерное железо Умный дом Физика
Туториал

Жизнь больше никогда не будет такой, как была раньше. При виде давно знакомых и вроде бы обыденных вещей — в его голове маячила одна и та же мысль «Интересно, а как это выглядит в тепловом диапазоне?».

Изначально я планировал сделать шаблонный обзор устройства, но что то пошло не так…
Всего голосов 32: ↑29 и ↓3 +26
Комментарии 81

Быстрые движения под высоким напряжением, или почти вся правда об управлении шаговым мотором

Время прочтения 7 мин
Просмотры 75K
Робототехника 3D-принтеры DIY или Сделай сам


Доброго вам времени суток, уважаемые гики и сочувствующие!

В этой публикации я хочу поделиться своим опытом управления. Точнее – управления шагами. А уж если быть совсем точным, речь пойдёт об управлении замечательным устройством – шаговым электродвигателем.
Осторожно, трафик!
Всего голосов 33: ↑28 и ↓5 +23
Комментарии 69

Хроники ремонта: как мы делали новый умный офис Madrobots. Часть первая, ремонтная

Время прочтения 15 мин
Просмотры 50K
Блог компании Madrobots DIY или Сделай сам Электроника для начинающих
У нас в компании есть отличная традиция. Раз в полгода мы собираемся вместе и что-нибудь строим. Год назад это была горбушка, полгода назад — мега. А в этот раз мы сделали наш новый офис!
Под катом вас ожидает большое количество картинок, 5 заключительных глав про то, как из склада женских сапог мы сделали высокотехнологичный офис в стиле «лофт», описание того, как мы делали этот офис умным и некоторое количество смешных картинок. Не переключайтесь!


Часть первая

Часть вторая

Читать дальше →
Всего голосов 79: ↑73 и ↓6 +67
Комментарии 65

О разработке головок 3D FDM-принтеров.Часть 1

Время прочтения 27 мин
Просмотры 20K
3D-принтеры DIY или Сделай сам
В конце 2013 года, после длительных размышлений и штудирования Интернета, я решился собирать3Д-принтер, в процессе сборки которого, я проникся идеологией «малого машиностроения» и, начиная с малого, занялся разработкой и модернизацией узлов своего принтера.

Такая часть принтера, как головка, оказалась достаточно загадочной. Имеется в виду, что подробно о принципах её конструирования не было слишком много написано, а в Сети пестрело жалобами на застревания и некачественный пластик. Сам я не испытал никаких проблем с головкой — вероятно потому, что купил сразу качественную головку от хорошего производителя.
Так или иначе, тема разработки головок меня заинтересовала. Я стал делать опытные экземпляры. Получилось вполне хорошо. Но, чем больше я углублялся в тему, тем больше раскрывалось в ней тонкостей и мелочей и тем больше интересного. Потом так сложилось, что я несколько месяцев разрабатывал головку и механизм подачи для ручного 3Д-принтера Lix Pen. Это добавило мне опыта и технических возможностей. Теперь я продолжаю изучать эту тему, считаю что у меня накопилось немало информации на эту тему и я хочу поделиться ею, если кому будет интересно.

Вообще, главной целью моих опытов является существенное увеличение скорости и разрешения печати 3Д-принтеров FDM типа.


Рис. 11 Головка Тип 3.1
ВНИМАНИЕ! Описанные ниже примеры принтерных головок — не товар, они не продаются, так как являются скоростными/рекордными/экспериментальными изделиями и никто их не выпускает.
Читать дальше →
Всего голосов 16: ↑16 и ↓0 +16
Комментарии 10

О разработке головок 3D FDM-принтеров. Часть 2

Время прочтения 23 мин
Просмотры 13K
3D-принтеры DIY или Сделай сам
Продолжение первой части. В ней мы рассчитаем, а я уже построил и опробовал рассчитанную головку.

О результатах, выводах и дальнейшем возможном усовершенствовании будет в третьей части.
Здесь мы рассмотрим: — 1.6. Расчёт трения на линейных участках с расплавом. Расчёт скорости экструзии для сопел различных диаметров. Соотношение величин трения на участках сопла и зоны плавления. — 1.7 Сравнение расчетов скорости плавления(см.п.1.2) и данных из опытов. Выводы. — 1.8. Зона деформации. Её внутренний профиль. Предположение, рассматриваемое в этом пункте, опытом не подтвердилось. — 1.9. Расчёт разглаживающего пятака, его диаметра и высоты. — Глава 2. 2.1-2.5 Расчёт скоростной головки. — 2.6 Расчёт нагревателя. — 2.7.Чем измерять температуру и как её регулировать.


Головка тип 4.2
Читать дальше →
Всего голосов 12: ↑12 и ↓0 +12
Комментарии 24
1

Информация

В рейтинге
Не участвует
Откуда
Минск, Минская обл., Беларусь
Дата рождения
Зарегистрирован
Активность