Лагранжа блюдо что это

10 самых аппетитных бразильских национальных блюд

Согласно распространенному мнению бразильская кухня – это исключительно аппетитное мясо, запеченное на вертеле. Хотя на деле бразильцы готовят немало вкусных и разнообразных блюд. Национальная бразильская кухня удовлетворит запросы даже самых взыскательных гурманов: кроме разнообразных мясных блюд, она предлагает роскошное обилие десертов, меню с морепродуктами, массу экзотических овощей и фруктов из амазонских лесов.

В нашем выпуске – десятка аппетитных национальных блюд бразильской кухни.

1. Бразильские сырные булочки: свежеиспеченные сырные булочки, которые сами бразильцы чаще всего едят на завтрак. 2. Мокека: баиянская рыба (из штата Баия), тушенная в кокосовом молоке вместе с другой мелкой рыбешкой без костей и креветками, с добавлением лука, чеснока и кориандра. 3. Фейжоада: национальное блюдо Бразилии из черной фасоли, копченой свинины и других видов мяса. В ход идут также бекон, ребра, колбаса и говядина. Иногда фейжоада готовится с кудрявой или белокочанной капустой, картофелем, морковью и тыквой. 4. Пастель де Ната: португальское яичное пирожное, посыпанное сверху сахарной пудрой и корицей. 5. Кайпиринья: национальный коктейль Бразилии готовится с использованием кашаса (крепкий алкогольный напиток, получаемый путем дистилляции чистого экстракта сахарного тростника), сахара и лайма. Различные рецепты кайпириньи включают в себя также свежие фрукты: ананас, маракуйю и т.д. 6. Шураско: жаренные на гриле различные виды мяса. Для приготовления этого барбекю по-бразильски в ход идут и говядина, и свинина, и молодая баранина, а также курица и индейка. 7. Болиньос де бакальяу: обжаренные кусочки соленой трески округлой формы обычно подаются с лаймом. Говорят, отличный перекус на пляже. 8. Креветки Бобо: креветки, обжаренные в масле, подаются в пюре из маниока (кассава), с кокосовым молоком и специями. 9. Питайя — один из самых удивительных экзотических фруктов Амазонки. Продается в Бразилии повсеместно целым и порезанным на кусочки. 10. Бригадейрос: трюфели из сгущенного молока, какао и масла, покрытые слоем шоколада. Конфеты «бригадейрос» — это хрустящий шоколадный шарик с начинкой, похожей на шоколадную пасту «Нутелла».

А вы знали, что у нас есть Instagram и Telegram?

Подписывайтесь, если вы ценитель красивых фото и интересных историй!

Источник

Моделирование динамических систем (метод Лагранжа и Bond graph approach)

Всем доброго дня. В данной статье хочу показать один из графических методов построения математических моделей для динамических систем, который называется Bond graph («bond» — связи, «graph» — граф). В русской литературе, описания данного метода, я нашел только в Учебном пособии Томского политехнического университета, А.В. Воронин «МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМ» 2008 г. Также показать классический метод через уравнение Лагранжа 2 рода.

Метод Лагранжа

Я не буду расписывать теорию, покажу этапы расчётов и с небольшими комментариями. Лично мне легче учиться на примерах, чем 10 раз читать теорию. Как мне показалось, в русской литературе, объяснение данного метода, да и вообще математики или физики, очень насыщено сложными формулами, что соответственно требует серьезного математического бэкграунда. Во время изучения метода Лагранжа (учусь в Туринском политехническом университет, Италия), я изучал русскую литературу, чтобы сопоставить методики расчётов, и мне было тяжело следить за ходом решения данного метода. Даже вспоминая курсы по моделированию в «Харьковском авиационном институте», вывод подобных методов был очень громоздким, и никто не затруднял себя в попытке разобраться в этом вопросе. Вот этому я решил написать, методичку для построения мат моделей по Лагранжу, как так оказалось это совсем не сложно, достаточно знать как считать производные по времени и частные производные. Для моделей по сложнее еще добавляются матрицы поворота, но в них тоже нет ничего сложного.

Особенности методов моделирования:

Начнем с простого примера. Масса с пружиной и демпфером. Пренебрегаем силой тяжести.

Рис 1. Масса с пружиной и демпфером

Первым делом обозначаем:

Рис 2. Проставляем системы координат и обобщенные координаты

Далее найдем положение и скорости всех тел. В данном примере одно тело М1:

Рис 3. Позиция и скорость тела М1

После найдем кинетическую (С) и потенциальную (Р) энергии и диссипативную функцию (D) для демпфера по формулам:

Рис 4. Полная формула кинетической энергии

В нашем примере вращения нет, вторая составляющая равна 0.

Рис 5. Расчет кинетической, потенциальной энергии и диссипативной функции

Уравнение Лагранжа имеет следующий вид:

Рис 6. Уравнение Лагранжа и Лагранжиан

Дельта W_i это виртуальная работа совершенная приложенными силами и моментами. Найдем ее:

Рис 7. Расчет виртуальной работы

где дельта q_1 виртуальное перемещение.

Подставляем всё в уравнение Лагранжа:

Рис 8. Полученная модель массы с пружинной и демпфером

На этом метод Лагранжа закончился. Как видно не так сложно, но это все же очень простой пример, для которого скорее всего метод Ньютона-Эйлера даже был бы проще. Для более сложных систем, где будет несколько тела, повернутые друг относительно друга на разные угол, метод Лагранжа будет легче.

Метод Bond graph

Рис 9. Bond-graph массы с пружинной и демпфером

Здесь придётся рассказать немного теории, которой хватит для построения простых моделей. Если кто нибудь заинтересован можете почитать книгу ([Wolfgang Borutzky] Bond Graph Methodology) или (Воронин А.В. Моделирование мехатронных систем: учебное пособие. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008).

Определим для начала, что сложные системы состоят из нескольких доменов. Например электродвигатель состоит из электрической и механической частей или доменов.

Bond graph основан на обмене мощности между этими доменами, подсистемами. Заметим, что обмен мощностью, любой формы, всегда определяется двумя переменными (переменные мощности) с помощью которых, мы можем изучать взаимодействие различных подсистем в составе динамической системы (см. таблицу).

Как видно из таблицы выражение мощности везде практически одинаковое. В обобщении, Мощность — это произведение «потока — f» на «усилия — e».

Усилие (англ. effort) в электрическом домене это напряжение (e), в механическом — сила (F) или момент (T), в гидравлике – давление (p).

Поток (англ. flow) в электрическом домене это ток (i), в механическом — скорость (v) или угловая скорость (omega), в гидравлике – поток или расход жидкости (Q).

Принимая данные обозначения, получаем выражение для мощности:

Рис 10. Формула мощности через мощностные переменные

В языке bond-graph соединение между двумя подсистемами которые обмениваются мощностью представлена связью (англ. bond). По этому и называется данный метод bond-graph или граф-связей, связной граф. Рассмотрим блок-диаграмму связей в модели с электродвигателем (это еще не bond-graph):

Рис 11. Блок-диарамма потока мощности между доменами

Если у нас источник напряжения, то соответственно он генерирует напряжение и отдает его двигателю на отмотки (по этому стрелка направлена в сторону двигателя), в зависимости от сопротивления обмотки появляется ток по закону Ома (направлен от двигателя к источнику). Соответственно одна переменная является входом в подсистему, а вторая необходима должна быть выходом из подсистемы. Здесь напряжение (effort) – вход, ток (flow) – выход.

Если использовать источник тока, как поменяется диаграмма? Правильно. Ток будет направлен к двигателю, а напряжение к источнику. Тогда ток (flow) – вход, напряжение (effort) – выход.

Рассмотрим пример в механике. Сила, действующая на массу.

Рис 12. Сила приложенная к массе

Блок-Диаграмма будет следующей:

В этом примере, Сила (effort) – входная переменная для массы. (Сила приложена к массе)
По второму закону Ньютона:

В этом примере если одна переменная (сила — effort) является входом в механический домен, то другая мощностная переменная (скорость — flow) – автоматически становится выходом.

Что бы различать, где вход, а где выход, используется вертикальная линия на конце стрелки (связи) между элементами, эту линию называют знак причинности или причинная связь (causality). Получается: приложенная сила – причина, а скорость — следствие. Этот знак очень важен для правильного построения модели системы, так как причинность — это следствие физического поведения и обмена мощностями двух подсистем, по этому выбор расположения знака причинности не может быть произвольным.

Рис 14. Обозначение причинной связи

Эта вертикальная линия показывает какая подсистема получает усилие (effort) и как следствие производить поток (flow). В примере с массой будет так:

Рис 14. Причинна связь для силы действующей на массу

По стрелке понятно что на вход для массы — сила, а выход — скорость. Это делается, что бы не загромождать стрелками схему и систематизации построения модели.

Следующий важный момент. Обобщённый импульс (количество движения) и перемещение (энергетические переменные).

Рис 15. Связь между мощностными и энергетическими переменными

В электрическом домене:

Исходя из закона Фарадея, напряжение на концах проводника равняется производной от магнитного потока через этот проводник.

Из 2 закона Ньютона, Сила – производная по времени от импульса

Базовые элементы

Все элементы в динамических системах, можно разделить на двухполюсные и четырехполюсные компоненты.
Рассмотрим двухполюсные компоненты:

Источники
Источники бывают как усилия, так и потока. Аналогия в электрическом домене: источник усилия – источник напряжения, источник потока – источник тока. Причинные знаки для источников должны быть только такие.

Рис 16. Причинные связи и обозначение источников

Компонент R – диссипативный элемент

Компонент I – инерциальный элемент

Компонент C – емкостной элемент

Как видно из рисунков, разные элементы одного типа R,C,I описываться одинаковыми уравнениями. ТОЛЬКО есть отличие для электрической емкости, это нужно просто запомнить!

Рассмотрим два компонента трансформатор и гиратор.

Формулы описывающая трансформатор из рисунка а и b соответственно:

Причинные знаки ставиться только как показано ниже

Обычный трансформатор — в электричестве. Гидравлический поршень – в гидравлике.

Примеры гираторов: в механике это двигатель постоянного тока, в электронике — соленоид (линейный актуатор).

Последними важными компонентами в методе bond-graph выступают соединения. Существует два типа узлов:

На этом с компонентами закончили.

Основные этапы для проставления причинных связей после построения bond-graph:

Начнем построение bond-graph с источника напряжения. Просто пишем Se и ставим стрелку.

Далее у нас емкость и сопротивление в параллели, значит они имеют одинаковое напряжение или усилие. 0-узел подойдет как никто другой. Соединяем емкость (компонент С) и сопротивление (компонент R) к 0-узлу.

Узлы 1 и 0 тоже соединяем между собой. Направление стрелок выбирается произвольное, направление связи влияет только на знак в уравнениях.

Получиться следующий граф связей:

Теперь нужно проставить причинные связи. Следуя указаниям по последовательности их проставления, начнем с источника.

Осталось дело за малым, написать уравнения, описывающие нашу систему. Для этого составим таблицу с 3 столбцами. В первом будут все компоненты системы, во втором входная переменная для каждого элемента, а в третьем – выходная переменная, для такого же компонента. Вход и выход мы уже определили причинностнными связями. Так что проблем возникнуть не должно.

Пронумеруем каждую связь для удобства записи уравнений. Уравнения для каждого элемента берем из перечня компонентов C,R,I.

Составив таблицу, определим переменные состояния, их в данном примере 2, p3 и q5. Далее нужно записать уравнения состояния:

Решим еще один пример для механической системы, тот же что мы решали методом Лагранжа. Я покажу решение без комментариев. Проверим какой из данных методов проще, легче.

В матлабе были составлены обе мат модели с одинаковыми параметрами, полученые методом Лагранжа и bond-graph. Результат ниже:

Итог: для меня bond-graph показался интереснее. По моим наблюдениям, его лучше использовать для комплексных систем (мульти-доменных систем, мехатронных систем). Например, мощный симулятор мульти-доменных систем AMESim, использует этот метод для построения мат моделей. В робототехнике, скорее всего, легче будет метод Лагранжа. Кто пользуется данными методами, буду рад услышать ваши выводы, комментарии.

PS: ссылка на материалы курса. (слайды только по лагранжу, по bond-graph — пользовался в основном, книгой и конспектами, которые только на бумаге)

Источник

Лагранжев формализм. Обобщённые координаты. Часть 1

Здравствуйте, дорогие товарищи! Перед вами 5-й выпуск из цикла «диамат, истмат и физмат». Сегодня, пожалуй, будет преобладать третья составляющая. И пожалуй, мне следует заранее извиниться перед лириками, что физики, быть может, будет многовато, а перед физиками – что изложена она будет чересчур вольно. И всё же… В современные т. н. «популярные» издания из теоретической физики просачиваются, как правило, исключительно вульгарные интерпретации её положений, не приближающие читателя или зрителя к их пониманию, а создающие у него лишь некую иллюзию причастности к науке.

А между тем нам следует научиться адекватно относиться к сенсационным заявлениям вроде того, что британские учёные открыли во Вселенной и уже вовсю исследуют 21-е измерение (мы-то с вами тут и 4 измерения толком представить не можем!). Благородное требование честности и неподкупности науки в буржуазном обществе невыполнимо. Как и всё остальное при капитализме, наука продаётся и покупается. Наука вместе с культурой, искусством и другими элементами идеологической надстройки, включая такие реакционные, как религия и оккультизм, активно используется правящим классом для «запудривания» мозгов. И чтобы не быть сбитыми с толку показным наукообразием, нам следует самим на доступном широкому кругу трудящихся уровне разбираться в науке, имеющей не только прикладное, но и важное мировоззренческое значение. Так что добро пожаловать в теоретическую физику!

Когда в результате действия силы на тело оно приходит в движение, некоторая потенциальная энергия «источника силы» преобразуется в кинетическую энергию, эта последняя может быть частично или полностью рассеяна (то есть, преобразована в тепло).

Величина преобразованной энергии «источника силы» называется работой силы. Очевидно, что работа имеет размерность энергии, то есть может быть измерена в тех же единицах, что энергия, например, в джоулях. Работа A в простейшем случае постоянной силы F, действующей на прямом пути l в том же направлении, в котором движется тело, равна произведению силы и пути:

(здесь и далее первое число в нумерации формул будет означать номер выпуска наших бесед, где эта формула появилась).

В случае переменной силы, работа равна интегралу силы по пути:

2. Первая идея Лагранжева формализма (обобщённые координаты)

Первая замечательная идея лагранжева формализма (то есть, восходящего к Ж. Л. Лагранжу формально-аналитического метода решения физических задач) – обобщение уравнения (5.1).

Смысл обобщения таков: аналогичное уравнение можно составить, если вместо пути l выбрать какую-нибудь другую величину – «обобщённую координату» q, характеризующую «пространственную протяжённость» (например, площадь, объём или угол поворота, а также, например, массу, электрический заряд и даже энтропию, перетекающие «с одного уровня на другой»), а вместо силы F – «обобщённую силу» Q, величину, имеющую характер напряжённости, такую, чтобы произведение обобщённой силы и приращения соответствующей обобщённой координаты выражало работу:

Размерность работы в любом случае, независимо от размерностей обобщённой силы и обобщённой координаты одинакова.

Для примера приведём несколько простых, но разнообразных случаев, когда работа выражается через обобщённую силы и приращение соответствующей обобщённой координаты. Простота примеров в том, что относятся они к «одномерным» случаям, точнее, системам с 1 степенью свободы, то есть, системам, описываемым функцией одной переменной, одной обобщённой координаты:

А если, кроме того, обобщённая сила постоянна, то формулы становятся совсем простыми, работа выражается простым произведением силы и координаты вместо интеграла силы по координате:

1. A = Fl l (сила х путь)

2. A = σS (коэфф. пов. натяжения х площадь)

3. A = Mφ (момент силы х угол поворота)

4. A = PV (объём, перетекающий по трубе)

5. A = (gh)m (масса в потенциальном поле)

6. A = Uq (разность потенциалов х перетекающий заряд)

7. A = TS (разность температур х перетекающая энтропия)

В последних четырёх примерах обобщённую силу можно интерпретировать как «разность потенциалов» (разность давлений, потенциалов поля тяжести, потенциалов электрического поля или температур) и работа совершается в результате «перетекания» с верхнего потенциала на нижний чего-то, характеризуемого соответствующей обобщённой координатой (объёмом, массой, электрическим зарядом, энтропией). Кстати, в бессмертном трактате Карно «о движущей силе огня…» теплород, перетекающий из одного резервуара в другой – и есть та самая энтропия.

Уже эти простые примеры весьма ценны. Во всех этих примерах, как и в случае обычной силы, в результате действия обобщённой силы на обобщённую координату происходит преобразование потенциальной энергии «источника силы» в другие формы.

Этого не происходит, если несмотря на наличие обобщённой силы (или разности потенциалов, не равной нулю) обобщённая координата не меняется (то есть, её приращение равно нулю) вследствие наличия потенциального барьера.

Сказанное можно проиллюстрировать геометрически. Величина работы численно равна площади под графиком Q(q). В случае постоянной силы это просто площадь прямоугольника.

Определённый интеграл функции одной переменной по формуле Ньютона-Лейбница равен разности значений первообразной в конечной и начальной точках. Минус первообразная обобщённой силы по обобщённой координате в данных одномерных случаях – это ни что иное, как потенциальная энергия.

Потенциальный барьер в этом случае наглядно изображается подъёмом графика потенциальной энергии выше начальной точки «А» (мы предполагаем, что кинетическая энергия в этой точке равна нулю)

При этом, как было сказано, преобразование энергии не идёт. Но мы можем вместо барьера поставить, так сказать, «канал сопряжения» (то есть, устроить так, чтобы приращение обобщённой координаты пошло по некоторому «каналу» и преобразование потенциальной энергии источника было сопряжено не с бесполезным рассеянием, а с совершением полезной работы). Мы можем заставить массу воды при падении с высоты, то есть, при преодолении разности потенциалов силы тяжести крутить турбины электростанции или можем заставить энтропию, перетекающую из камеры сгорания в окружающую среду, крутить двигатель автомобиля. Да и сама природа жизни заставляет потенциальную энергию, содержащуюся в белках, жирах и углеводах пищи, прежде, чем они окислятся до углекислого газа и воды, совершить разнообразную полезную для организма работу.

А ещё мы можем провести процесс в обратном направлении (против обобщённой силы), (тем самым накачав систему потенциальной энергией) затратив на это (за вычетом потерь) столько же энергии, сколько выделяется при протекании процесса в прямом направлении. Например, мы можем перекачать электрический заряд против разности электрических потенциалов, заряжая аккумулятор или перекачать энтропию от холодного тела к тёплому, увеличив тем самым разность температур между холодильной камерой и окружающей средой.

3. Выход в другие измерения

Напомню, что пока мы рассматривали «одномерные» случаи. В «одномерном» случае, то есть, при наличии у рассматриваемой физической системы лишь 1 степени свободы, форма пути между 2 точками фиксирована, дифференциал функции одной переменной, если можно так выразиться, всегда полный, значит, элементарная работа

– полный дифференциал, поэтому в одномерном случае суммарную работу на пути из точки А в точку Б всегда можно вычислить по формуле (5.1б)

Теперь вспомним, что мы живём в трёхмерном физическом пространстве. В нём одна материальная точка имеет три степени свободы, то есть, положение её описывается тремя координатами и обычная механическая сила, действующая на неё – величина векторная, имеющая три компоненты. Работа силы в трёхмерном пространстве подобно тому, как это было в одномерном случае, может быть вычислена по значениям первообразной от силы в 2 точках А и Б тогда и только тогда, когда работа на пути от точки А до точки Б полностью определяется 2 точками – точками начала и конца пути и не зависит от формы пути.

Это бывает в том случае, когда элементарная работа

δA = Fx(x, y, z)dx + Fy(x, y, z)dy + Fz(x, y, z)dz (5.2)

δA = ∂U/∂x(x, y, z)dx + ∂U/∂y(x, y, z)dy + ∂U/∂z(x, y, z)dz = ∇U (5.2а)

В этом случае все компоненты вектора силы F (а их в трёхмерном пространстве 3) в каждой точке определяются лишь 1 скалярной функцией, потенциальной энергией E_пот. Такие силы называют потенциальными, таковыми являются, например, сила тяжести, сила упругости… Когда такой кунштюк сведения вектора к скаляру возможен, вычисление работы сводится к вычислению разности потенциалов. О том, когда такой кунштюк возможен, мы поговорим в беседе, посвящённой математической теории поля. Там мы подробнее разберём и упомянутые понятия «полный дифференциал» и «градиент». А сейчас мы убедимся, что рассматриваемый метод обобщённых координат и обобщённых сил весьма полезен вовсе не только в таких особых случаях. Вначале найдём универсальное выражение для обобщённой силы.

4. Выражение обобщенной силы

Рассмотрим некоторую обобщённую силу Qi. Пока представим, что это просто одна из компонент вектора обычной силы, компонента вдоль координаты qi, причём qi – это просто одна из декартовых координат (x, y или z). Если рассматриваемая сила Qi потенциальна, то она по определению равна минус производной потенциальной энергии по координате:

Если в системе нет трения, то сила вызывает изменение кинетической энергии:

Qi = d/dt(mv) = d/dt(∂mv^2)/2∂v = d/dt (∂E_кин/∂q`_i ) (5.4)

«Ку с точкой» q` означает, как принято, обобщённую скорость, то есть, производную обобщённой координаты qi по времени.

Если выполнены указанные условия (потенциальность силы и отсутствие трения), то из двух предыдущих уравнений мы получим это:

Если же на нашу систему действуют ещё какие-то внешние (активные) силы, то уравнение (5.5) становится неоднородным, то есть, в нём появляется не равная нулю правая часть:

Мы вправе написать уравнение не относительно двух разных величин E_пот и E_кин, а относительно их разности

которая называется кинетическим потенциалом, функцией Лагранжа или лагранжианом L:

Дело в том, что если мы напишем уравнение Лагранжа так:

и применим правило «дифференциал разности равен разности дифференциалов», получим вот что:

Обычно E_кин зависит только от скоростей q`_i, но не координат q_i, а E_пот – наоборот, зависит только от координат q_i, но не скоростей q`_i. Поэтому в первой скобке исчезает первое слагаемое, во второй – второе и мы получаем уравнение (5.5а). Но в случае обобщённых координат в общем случае никакое слагаемое не обязано быть равным нулю, поэтому уравнение Лагранжа (5.7) более универсально, чем уравнение (5.5а). В следующей беседе мы удивимся, насколько оно универсально. Собственно, только что приведённые рассуждения – это вовсе не вывод уравнения Лагранжа, а лишь вспомогательные рассуждения, помогающие понять, «что к чему», а в следующей беседе мы подойдём к этому уравнению с другой стороны.

А теперь напишем такое же по виду, как (5.7) уравнение, но уже относительно кинетической энергии E_кин:

здесь Qi_внеш – уже суммарная, потенциальная и непотенциальная обобщённая сила, действующая на систему извне и вызывающая изменение параметра q_i, так называемая «активная» («внешняя») сила. Это уравнение нам в этой беседе ещё пригодится.

Дорогие товарищи, давайте сделаем небольшой перерыв. Текст самой интересной, второй части пятого выпуска будет скоро опубликован. А видео Вы можете посмотреть уже сегодня:

Для кого этот текст? Целевая аудитория кто? Те, кто «в теме», курили все это на первом же курсе любого захудалого технического вуза. А у кого технического образования нет, тот закроет пост при первом упоминания дифференциала

Бедная несчастная буржуазная наука, вся продалась. Истинные ученые должны были бы сидеть по баракам и вкалывать на благо общества как в СССР.

Кстати, что там с пространством квантовых состояний будет, по самым что ни на есть не буржуазным работам Ландау?

Классическая механика – физик Кирилл Половников

Как Галилей экспериментально подтвердил 1-й закон Ньютона ещё до его формулировки? Как развивалась классическая механика? Какой вклад сделали Галилео Галилей и Исаак Ньютон в её развитие? Как звучат законы классической механики? Рассказывает Кирилл Половников, кандидат физико-математических наук, популяризатор науки, стипендиат фонда «Династия».

Тайна снежинок (Veritasium)

Какие тайны скрывает процесс образования снежинок, обеспечивающий такое широкое разнообразие форм и сложность узора? Как выращивать снежинки в лабораторных условиях, влияя всего на два параметра: температуру и влажность, чтобы приблизиться к пониманию того, как работает формообразование кристаллов льда?

Почему гелий меняет наш голос, а также что такое инертные газы

На уроках химии мы слышали об инертных газах. Их еще называют благородными, такое красивое название было дано не с проста, ведь все инертные газы, а именно гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, а также радиоактивные радон и оганесон обладают очень низкой химической активностью, их соединения с другими веществами существуют лишь в специальных, экстремальных условиях, а значит, эти газы не горят и не поддерживают горение, более того, не имея цвета, запаха и вкуса они не токсичны для человека, их вообще как будто нет, настоящее благородство!)

Но это не совсем так, инертные газы хоть и не отравляют человека, но наркотически действуют на него, однако это не относится к гелию и неону, поскольку их наркотический эффект проявляется при очень повышенном давлении, впрочем, поэтому наркоманы и не дышат шариками с гелием.

Интересным фактом является то, что инертные газы переходят в жидкое состояние при экстремально низких температурах, при этом почти сразу после переходя в твердое состояние. Таким образом разница между температурой кипения и плавления у веществ состовляющих инертные газы 2-5, максимум 10 градусов.

Вообще гелий удивителен. Во Вселенной он второй по распространенности после водорода, но на Земле существует в совсем малых количествах, однако не беспокойтесь, на надувание шариков всем хватит). Из за практически самого малого размера атомов гелия, они почти не сталкиваются друг с другом, когда гелий находится в газообразном состоянии, что делает гелий идеальным газом (идеальный газ это такая теоретическая модель, можете посмотреть о ней в Википедии подробнее).

Еще одна занимательная вещь, что гелий, как и все инертные газы светится при пропускании через него электрического тока. Причем при изменении давления внутри газа, можно менять его цвет. Это связанно с тем, что с увеличением давления, электроны начинают чаще сталкиваться с атомами гелия и общая энергия вещества увеличивается, приводя к изменению цвета. Так гелий может светиться желтым, розовым, оранжевым и зеленым цветами.

Но мы то все знает гелий как веселый газ, смешно изменяющий наш голос. Почему так происходит? Тут нужно разобраться, что вообще такое звук, издаваемый нами при выдохе.

По простому звук есть колебание молекул или других мельчайших частиц среды, улавливаемое нашим ухом. Такой средой является воздух. Когда мы издаем какие либо звуки, наши голосовые связки вибрируют, создавая колебания среды, то есть воздуха. Чем чаще колеблятся связки, тем выше высота звука. Если мы вдохнем вместо воздуха гелий, он станет средой для распространения звука. Но из за гораздо меньшей плотности гелия, он создает меньшее давление на голосовые связки, чем воздух, позволяя им вибрировать быстрее и издавать более тонкий звук.

Так, для понижения голоса можно вдохнуть плотный газ, например фторид серы, он в 5 раз тяжелее воздуха и сильно понижает частоту колебаний голосовых связок, позволяя Вам говорить как Халк:).

Наблюдателя убери

О современной физике в одном абзаце

Больше околонаучного на канале https://t.me/everScience

Отец и сын

В 1906 году Джозеф Джон Томсон получил Нобелевскую премию по физике за демонстрацию того, что электрон является элементарной частицей, а в 1937 году его сын Джордж Паджет Томсон получил Нобелевскую премию за то, что показал, что электрон может быть волной.

Больше околонаучного на канале https://t.me/everScience.

25 часов в сутки

О ЯДОВИТОЙ ЛАПШЕ НА УШИ

Пришла пора опубликовать здесь свою заметку, писанную в 2010 году или раньше. Потому что актуальности она не утратила.

Илья Ильф при полной поддержке Евгения Петрова не церемонился со скудоумными соотечественниками. Достаточно вспомнить Эллочку Щукину, которую он сравнивал по уровню развития с людоедами племени мумбо-юмбо, или её подругу Фиму Собак, знавшую богатое слово гомосексуализм. Была в записных книжках Ильфа и шутка про человека такого некультурного, что бактерия ему снилась в виде большой собаки.

Это я к тому, что на днях многочисленные интернет-леди сделали перепост одного и того же текста с проникновенным заголовком «Для всех, кто дорожит здоровьем близких. ».

Привожу его полностью, с авторской орфографией и пунктуацией.

1. Никакой пластиковой посуды в микроволновых печках.
2. Никаких пластиковых бутылок с водой в морозильных камерах.
3. Никаких пластиковых упаковок в микроволновых печах.
Эта информация была опубликована в газете, выпускаемой больницей им. Джона Хопкинса (Johns Hopkins Hospital), а также распространена Медицинским центром Walter Reed Army.
Диоксин вызывает раковые заболевания, особенно рак груди.
Диоксин является высоко ядовитым веществом для клеток человеческого организма.
Не замораживайте пластиковые бутылки с водой, так как это приводит к освобождению дииоксина, входящего в состав пластика.
Особое внимание следует уделить недопустимости использования пластиковой посуды для нагревания пищи в микроволновках. Особо это касается жирной пищи. Сочетание жира, высокой температуры и пластика вызывает освобождение диоксина и его проникновения в пищу, а, соответственно, в конечном счете, в клетки человеческого организма.
Вместо пластика, медики рекомендуют для подогрева пищи использовать стеклянную или керамическую посуду. Результат будет тот же, но без диоксина в пище!
Поэтому продукты быстрого приготовления, такие как растворимые супы, каши и т.д. вначале необходимо переложить из пластиковой упаковки в стеклянную посуду, а затем лишь ставить в микроволновку или любую другую печь.
Также недопустимо использование пластиковых крышек, покрытий во время приготовления пищи в микроволновой печи. Это также опасно, как и использовать пластиковую посуду. Высокая температура приводит к тому, что диоксин практически «растаивает и стекает» с такой крышки в пищу. Намного безопаснее использовать бумажные салфетки.

Конец пространной цитаты…

…которая представляет собой классический образец белиберды, рассчитанной на впечатлительного идиота – или идиотку, да простят меня дамы. Потому что образ диоксина, «освободившегося» из пищевой посуды благодаря «сочетанию жира, высокой температуры и пластика», или диоксина, который «растаивает и стекает» в пищу – это штука посильнее «Фауста» Гёте, как сказал бы один Отец Народов. И очень напоминает ту самую бактерию в виде большой собаки.

Фрэнк Заппа язвил: современная журналистика – это когда тот, кто не умеет писать, берёт интервью у того, кто не умеет говорить, для того, кто не умеет читать. Я бы добавил, что зачастую разговор идёт на тему, в которой ни бельмеса не смыслят все трое.

Пожалуй, в процитированной статейке верно лишь одно: диоксины (их много разных) действительно представляют смертельную опасность. Кроме рака, они вызывают многие болезни, а ядовиты примерно в тысячу раз сильнее, чем боевые отравляющие вещества.

Но вот незадача: в состав любого диоксина входит хлор. Которого нет и быть не может в полиэтилене, состоящем только из углерода с водородом – это проходят в средней школе.

Хлор есть в ПВХ – поливинилхлориде, из которого не посуду делают, а лепят, например, дешёвую напольную плитку. Если такую плитку сжигать (не нагревать в микроволновке, а именно сжигать!), в самом деле можно получить диоксин. И если отбеливать хлором целлюлозную пульпу – тоже. И если производить гербициды хлорфенольного ряда… Но какое, интересно, отношение это имеет к кулинарии?

Есть соблазн поглумиться над каждой строчкой безграмотных авторов, у которых одинаково плохо и с русским языком, и с физикой-химией. Им для начала не худо бы усвоить, что термическая деформация – это физический процесс, а горение – химический. При окислении появляются новые вещества, а при плавлении – нет.

Есть соблазн, и всё же я не стану тратить время. Ограничусь предложением «для всех, кто дорожит здоровьем близких»: если выуживаете в сети заметки на жизненно важную тему – не почтите за труд освежить в памяти школьную программу, наведите пару справок, ведь интернет как раз под рукой!

И не спешите верить всему, что публикуют доброхоты-двоечники. Особенно если они пугают вас подслушанным где-то непонятным словечком диоксин и ссылаются на американскую клинику имени Хопкинса. Очень может быть, что это как раз пациенты клиники резвятся в отсутствие санитаров.

Игральные кости с химическими элементами. Видимо, для азартных химиков. )))

Движение и покой

Книги о мозге, сознании и эволюции человека. Часть 2

В сегодняшнем посте я продолжу рассказывать о своих любимых книгах о работе мозга и соответственно нашей психики.

Человеческий мозг представляет собой сложнейшее из известных «устройство». Для того, чтобы наша психика функционировала хорошо, требуется слаженная работа целой кучи нейронных сетей. Эрик Кандель, американский психиатр и нейробиолог, показывает нам, как «поломки» в определенных частях мозга или нервных путях приводят к депрессии, необъяснимым тревогам, шизофрении, биполярному расстройству и ПТСР, и почему эти знания важны для понимания здорового мозга. В книге рассказывается история про развитие психиатрии и неврологии, а так же про то, как в нашем мозге взаимодействуют сознательные и бессознательные процессы.

Книга о жизни людей с неврологическими проблемами. Как они выживают в непривычном мире, который создает поврежденный мозг? Это не совсем научно-популярная книга, в ней чувствуется желание автора поднять и философские вопросы, вопросы о том, что такое личность, и как следует относится к своей болезни.

Детерминизм

Книги о мозге, сознании и эволюции человека

В сегодняшнем посте я отойду от темы когнитивно-поведенческой терапии и хочу рассказать о своих любимых книгах о работе мозга и соответственно нашей психики.

Книга написана известным астрофизиком Карлом Саганом, автором научно-фантастического романа «Контакт». Рассматривается эволюционное развитие нервной системы.

Журналистка, пишущая о нейрофизиологии и нейропсихиатрии, рассказывает об устройстве нашей памяти, развитии нервной системы и основных принципах ее функционирования. Рассматриваются очень интересные и необычные опыты.

Доступный и понятный текст на сложную тему.

Книга ни сколько об устройстве мозга, сколько о попытках науки и философии разобраться с проблемой сознания. Рассматриваются философские идеи о взаимоотношениях между мозгом и сознанием, научные теории о принципах работы нервной системы. Автор максимально не предвзят и свое собственное мнение сообщает лишь в самом конце. Так же рассматриваются с научной точки зрения провокационные идеи и околомистические явления такие как сонный паралич, внетелесные переживания, трансовые состояния, околосмертный опыт.

Наши поступки и мораль рассматриваются с точки зрения нейробиологии, эндокринологии и психологии. Что произошло за секунду, минуту, день, месяц, тысячи лет до нашего поступка и сделало его именно таким? Самое материалистическое о человеке, что мне только попадалось. Для кого-то это может оказаться минусом или чем-то гнетущим, для меня это оказался огромный плюс. Объемный труд, требующий внимательного чтения, а иногда и гугления. В конце приведен список всех использующихся терминов.

Подобная литература вызывает двоякие чувства. С одной стороны немного не по себе, чувствуешь всего лишь себя сложным автоматом, функционирующим по законам природы. Но в то же время, понимаешь насколько безумно сложным является этот «автомат», насколько сложная логика в нем реализована, раз позволяет существовать всему спектру человеческих явлений, включая способность любить, испытывать муки совести и совершать подвиги.

Картинка взята с freepik.

Старение и бессмертие: взгляд биолога

Данная заметка написана по просьбе комментатора.

Когда я обучался в магистратуре, нам читал лекции профессор Валерий Степанович Тырнов, исследователь старения. Натура увлечённая, он рассказывал немало удивительного. Например, о том, что обнаружил на сыре штамм плесени, способный расти при отрицательных температурах, который содержит в морозилке, несмотря на протест жены. Профессор надеялся принять с этим штаммом участие в экспериментах, изучающих возможности терраформирования Марса. Ещё он рассуждал о внедрении в геном человека генов, отвечающих за фотосинтез, с целью получения «зелёных человечков», питающихся солнечным светом. Когда я сдавал экзамен профессору, у него уже отказывало зрение. В следующем семестре Валерий Степанович умер. Он пытался успеть победить старение, но не успел. Рассуждая вслух, Валерий Степанович говорил, что первый заметный признак старения у человека проявляется очень рано, зачастую – в подростковом возрасте. Это – кариес постоянных зубов.

Говоря о старении и естественной смерти, мы имеем в виду, прежде всего, многоклеточных животных. Среди одноклеточных и растений явления старения и смерти весьма размыты. Да, согласно новым научным данным, существует т.н. клональное старение штаммов микроорганизмов: для одних существует ограниченное количество делений митозом (бесполое размножение), для других биологические часы обнуляются лишь в одной из разделившихся половинок. Это т.н. репликативное старение. Многие исследователи говорят о хронологическом старении самих клеток простейших организмов. Но это лишь с одной стороны. С другой стороны, теоретически бессмертны растения, размножающиеся вегетативно. Кто может сказать, сколько лет существует традесканция, высаженная в горшок черенком, отделённым от традесканции из другого дома, и та, в свою очередь, когда-то была черенком… Это всё один и тот же геном, один и тот же индивидуум, с генетической точки зрения. В центре пустыни Мохаве произрастает King Clone – клональная колония креозотового куста (Larrea tridentata), возраст которой оценивается в 11700 лет.

Наблюдения за гигантскими груперами (Epinephelus lanceolatus), длиной 2,5 м. и весом до 400 кг. (живут 100-120 лет) показали, что старые особи проигрывают конкуренцию молодым. Они менее поворотливы из-за огромных размеров, зачастую не имеют возможности спрятаться в пещеру. Но они не стареют. Они по-прежнему отлично видят малейшее шевеление усика креветки из-под дальнего камня. Они просто перерастают свою экологическую нишу.

Максимальная продолжительность жизни человека – 120 лет.

Теперь попробуем классифицировать современные теории старения. Во-первых, следует выделить 2 большие группы эволюционных теорий старения.

Весьма популярны ныне теории, связанные с т.н. лимитом (пределом) Хейфлика. Такова теломерная теория Оловникова. В соматических клетках с диплоидным набором хромосом размеры теломер (участков ДНК на концах хромосом) с каждым делением клетки сокращаются, по причине отсутствия фермента теломеразы в клетке. Когда теломеры станут достаточно коротки, ДНК-полимераза потеряет способность реплицировать концы молекулы ДНК. Включается процесс апоптоза – запрограммированного саморазрушения клетки. Так, предельное число делений для клеток человеческого организма – 52 деления.

Клетки, в которых функционирует теломераза – бессмертны. Таковыми являются половые и раковые клетки. Полагается, что теломераза исчезла в соматических клетках не случайно, а для подавления опухолеобразования.

Линия клеток HeLa из раковой опухоли шейки матки пациентки по имени Генриетта Лакс, умершей в 1951 г, считается бессмертной. В декабре 1960 года клетки HeLa первыми полетели в советском спутнике. В 1968 г. на борту советского космического аппарата «Зонд-5» они облетели вокруг Луны. Эти клетки эволюционировали за прошедшие годы. Иногда они способны заражать культуры других клеток. Лен Ван Вален описал эти клетки как новый вид организмов – Helacyton gartleri, впрочем, обычно биологи не относятся к последнему всерьёз.

Рассмотрим теперь теории, рассматривающие старение как следствие повреждения клеток. Это вторая группа теорий старения.

Действительно: в мире стареет всё. Изнашивается ботинок, точит вода камень, солнца превращаются в красные гиганты… Эта группа теорий старения рассматривает старение как результат отсутствия программы репарации и способна вызвать некоторый психологический дискомфорт. Ведь написать программу это совсем не то, что просто её удалить, не так ли?

Рассмотрим одну из таких теорий, т.н. теорию накопления мутаций. Согласно этой теории, предложенной Питером Медаваром в 1952 году, естественный отбор препятствует накоплению вредных мутаций, проявляющихся до возраста, достижение которого необходимо организму для реализации репродуктивных функций. Далее действие естественного отбора ослабевает, и накопившиеся вредные мутации, проявляющиеся после прохождения организмом репродуктивного цикла, обеспечивают феноменологию старения. Очевидно, что домовой мыши с быстрым метаболизмом, маленьким тельцем и быстрым репродуктивным циклом, долгая жизнь ни к чему, другое дело – огромный слон, которому необходимо выносить слонёнка. Не отвергая ценного наблюдения о существовании некоторой корреляции между длиной репродуктивного цикла и продолжительностью жизни, отметим, что на настоящий момент теория накопления мутаций остаётся гипотезой.

Гораздо ближе автору этих строк т.н. теория одноразовой сомы. Согласно этой теории, в процессе эволюции стоял вопрос об ограниченности ресурсов. Ресурсы могли быть потрачены на репарацию, а могли быть потрачены на другие функции. В итоге они были потрачены на репарацию (восстановление) ровно на столько, сколько необходимо для реализации репродуктивного цикла. Поскольку жизнь это эволюция нуклеиновых кислот… И природа любит оптимизацию: у полихет – множество параподий, у их потомков членистоногих число ног с повышением уровня организации сокращается. У речного рака 5 пар ходильных ног, у паука – 4, у насекомых – 3, а клопу водомерке для прыжков по воде достаточно 2 пары, 3-я пара передних лапок – специализирована. В целом, данный взгляд на эволюцию старения разделяется основной частью биологического сообщества.

Однако, эволюционные теории старения рассматривают этот процесс в самых общих чертах. Отдельной категорией следует отметить теории старения, рассматривающие конкретные механизмы старения. Одну такую теорию (связанную с пределом Хейфлика) мы уже рассмотрели. Другая подобная теория – свободнорадикальная теория старения. Она утверждает, что старение происходит из-за накопления в клетках повреждений, нанесённых свободными радикалами с течением времени. Свободными радикалами называются молекулы или атомы, содержащие один или несколько неспаренных электронов на внешнем электронном уровне. Очевидно, что в основе этой теории во многом лежит эмпирическое наблюдение: животные с интенсивным метаболизмом живут меньше, чем животные с медленным метаболизмом. Сравните землеройку и черепаху. Одна из модификаций свободнорадикальной теории – митохондриальная теория старения, отводящая ключевую роль в процессе таким органоидам клетки, как митохондрии. Вряд ли свободные радикалы являются единственной причиной старения, однако, не следует забывать, что данный подход предполагает возможность увеличения продолжительности жизни при соблюдении определённой диеты (низкокалорийной) и регулярных занятиях спортом.

Автор этих строк придерживается взгляда, что старение связано с множеством механизмов. По аналогии с ботинком: он стирается, и одновременно у него может отклеиваться подошва. Это т.н. системный подход к старению, разделяемый большинством биологов.

Человек мечтает о вечной молодости и бессмертии с тех пор, как осознал себя смертным. Николай Фёдоров, предтеча и вдохновитель Циолковского, мечтал о воскрешении в будущем всех, когда-либо живших, силами науки. Эта идея не так утопична, как может показаться на первый взгляд, если учесть, что человеческий разум трансформирует в природе всё, с чем не может смириться. Люди не могли смириться с тем, что не способны летать, и, в конце концов, создали летательные аппараты. Может ли человек смириться со смертью близких? Нет.

Однако, сейчас нас интересует лишь остановка старения: существует ли в природе радикальный механизм омоложения? Доктор биологических наук Николай Мушкамбаров считает, что таким механизмом является мейоз – процесс образования половых клеток, известный каждому из школьных учебников биологии.

И вот тут нам придётся вступить в область научной фантастики.

Механизм обнуления биологических часов существует, и этот механизм воспроизводится в процессе полового размножения. Однако, обновлённый организм отличается от исходных родительских, но главное – занимает отдельное, искривлённое по Вернадскому, пространство. Даже если мы говорим об эмбрионе в теле матери. Доктор Мушкамбаров рассуждает о возможности запустить необходимые для обновления процессы мейоза в соматических клетках, нужно только полностью определить гены, ответственные за разные аспекты мейоза. Конечно, Мушкамбаров, оговаривается, что пока речь идёт о фантастическом проекте.

Однажды я беседовал обо всём этом со специалистом по старению (на тот момент – кандидат наук, преподаватель МГУ). Он отвечал, что его мысли движутся в том же направлении.

Тут возникнет множество этических противоречий. Подобная власть над биологической природой означает утрату смысла не только для таких понятий как возраст, пол, раса, внешний облик (всё это окажется легко трансформируемым в течение жизни), но и для привычных нам всем свойств человеческого организма (вспомните зелёных человечков профессора Тырнова, или человека-амфибию Беляева). Да, это философия трансгуманизма. Не цифровой трансгуманизм (киборгизация или оцифровывание человека, что мне неприятно), но биологический. Однако, прежде чем пугаться, задумайтесь над тем, что трансгуманистические преобразования начинаются ещё тогда, когда первобытный человек впервые применил зубный протез. Вопрос лишь в мере…

Вдумайтесь, как мало живёт человек. Если вы увлекаетесь историей, палеонтологией, фантастикой, следите за политическими событиями, вам должно быть знакомо это чувство: вы никогда не узнаете, что будет через двести, тысячу лет… Не увидите смены формаций, не увидите новой, посткайнозойской эры… Не узнаете, есть ли жизнь в пределах иных звёздных систем. При том, что можете свободно перемещаться в воображении сквозь тысячелетия и эоны в прошлое. Доживём ли? Я считаю, что шанс дожить до ощутимого продления срока жизни у нас есть, а там глядишь, и. Конечно, увеличение численности населения предполагает освоение дальнего космоса.

Фридрих Энгельс полагал свободу осознанной необходимостью и говорил о скачке из царства необходимости в царство свободы. Именно о таком прыжке в царство биологической свободы, при условии познания биологических необходимостей, идёт речь. Ещё буддистские философы мечтали остановить колесо Сансары, бесконечный круговорот рождений, страданий и смертей. Жизнь в древней Индии была настолько тяжела, что эта остановка мнилась мрачным для современного человека способом: уходом в абсолютное небытиё. Когда я однажды впервые воспроизвёл биуретовую реакцию на белок в лаборатории, то вдруг осознал, что в этом и заключается конечный смысл науки биологии: остановить колесо, и каждая установленная учёными реакция, позволяющая идентифицировать те, или иные биологические молекулы, подобная этой, окрашивающей содержимое пробирки в лиловый цвет, каждая новая формула, приближает человечество к этому часу. Майский ветер с запахом пыльцы врывался в раскрытое окно, хотел бы я вновь пережить эту гамму чувств…

В заключение отмечу вот что. Рыночная экономика не заинтересована в индивидуальной эволюции и бессмертии каждого. Подобно тому, как биологическая эволюция заинтересована лишь в продлении рода, она заинтересована в умножении прибыли. Подумайте об этом.

Источник