Физики рисунки: Картинки по физике — 77 фото

Содержание

Картинки по физике — 77 фото




Атом с 3 нейтронами



Физика иллюстрации


Репетитор физика


Наука глазами детей


Увлекательная наука физика


Физика это наука



Физика олимпиада


Наука Эйнштейна


Красивые физико-математические фоны



Современные физики



Физика картинки




Физика абстракция


Квант физикасы



Химическая физика


Математические иллюстрации


Квантовый микромир


Фон с формулами по физике


Атом физика



Фон для презентации по физике




Физика картинки




Символ атома



Естественно-математические науки



Символ науки физики



Иллюстрации по химии


Рисунок урок математики в школе


Физика надпись



Эйнштейн физик Эйнштейн


Фон для презентации по физике



Физика фон




Фон для презентации по химии


Маятник Ньютона


Электрон частица физика




Атом квантовая физика


Красивый атом


Физика картинки



Математический кружок 5 класс



Электрон ядерная физика


Преподаватель математики и физики




Ученый Эйнштейн


Математика картинки


Физика картинки


Атом на белом фоне





Ядерная физика


Атом протоны нейтроны


Энциклопедия по физике


Рисунок посредством компьютерных технологий на уроках физики | Физика

Рисунок посредством компьютерных технологий на уроках физики

Автор: Бузакова Лидия Юрьевна

Организация: МБОУ СОШ №5 им. Кати Соловьяновой МО г-к Анапа

Населенный пункт: Краснодарский край, г-к Анапа

«Детская природа требует наглядности» К.Д. Ушинский

Это требование можно удовлетворить рисунком посредством компьютерных технологий, незаменимых в создании и проведении урока физики.

Тест «Рисуем физику» помогает сделать урок образным, с эстетически оформленным материалом.

Первая и главная цель рисунков – слайдов- сделать урок физики нагляднее и интереснее «Уйдем от скуки »- мой лозунг.

Вторая – помочь познать наиболее трудные и менее ярко изложенные в учебнике вопросы.

Третья – широко использовать аналогии, потому, что это один из плодотворных, общепризнанных методов преподавания, развивающий мышление.

Конкретно через этот фрагмент урока «Как работает радио?» отрабатываю понятия

— устройство радио

-колебательный контур

-конденсатор

-резонанс

-настройка радио

-модуляция

-детектирование

-свойства радиоволн

Провожу аналогию с уже имеющимися знаниями механических колебаний. Предлагаю учащимся: «Представьте себя на месте учеников. Решим игровой тест. Рисуем физику. Как работает радио?

1. Вопрос: «Как устроен радиоприемник?» (Незнайка удивлен устройством и начинает расспрашивать радиомастера, как звук без проводов достигает нас?)

Ответ: Простейший радиоприемник состоит:

  1. Колебательного контура, связанного
  1. с антенной, присоединённой к
  2. контуру цепи, состоящей из
  3. детектора
  4. конденсатора
  5. динамика-телефона.

2.Вопрос: Что является главным узлом в радиоприемнике и с чем можно сравнить его работу в механических часах.?

  1. Ответ: Рисунок “2” изображает колебательный контур- один из главных узлов радиоприёмника (радиомастер говорит, что “сердце радио” — контур из катушки индуктивности и конденсатора сродни этому узлу маятник часов).

3. Вопрос: Что такое конденсатор, и как он заряжается? Ответ: Конденсатор представляет собой два проводника в виде обкладок, разделенные слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводника. Для зарядки конденсатора нужно присоединить его обкладки к полюсам аккумулятора. Заряды пластин одинаковы по численному значению, но противоположны по знаку. “3” рисунок-это образное отображение процесса зарядки конденсатора: знаки на его обкладках обозначают скопившиеся заряды.

4. Вопрос: Как действует колебательный контур? Ответ: При разрядке конденсатора через катушку индуктивности, в образовавшейся цепи возникают электрические колебания. В процессе этих колебаний происходит периодическое превращение энергии электрического поля в энергию магнитного поля и наоборот энергии магнитного поля в энергию электрического поля.

Этот процесс сродни механическим колебаниям. Достаточно вывести систему из положения равновесия и маятник начнёт совершать колебания, кинетическая энергия превращается в потенциальную и наоборот. “4” рисунок поясняет действие колебательного контура (механизм его “качания”).

5. Вопрос: Благодаря какому явлению природы осуществляются дальняя радиосвязь?

Ответ: Благодаря коротким волнам от 10 см. до 100 м., которые распространяются на большие расстояния только за счет многократных отражений от ионосферы и поверхности Земли, можно осуществить радиосвязь на любых расстояниях между радиостанциями на Земле. На ограниченных расстояниях связь осуществляется на длительных волнах, больших 100 м. На расстояниях прямой видимости и связи с космическими кораблями используются ультракороткие волны, меньше 100 м.

“5’’рисунок- изображает множество разных радиоволн“ опутывающих” Землю.

6. Вопрос: Что называется резонансом?

Ответ: Явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при равенстве частот вынуждающей силы и собственные частоты колебательной системы называется резонансом. “6”рисунок поясняет явление механического резонанса (каждая струна арфы откликается на свой звук).

7. Вопрос: Как настроить радиоприемник на нужную волну?

Ответ:“7”рисунок помогает понять процесс настройки колебательного контура в резонанс с определенной волной крутим ручку конденсатора и переключаем катушки индуктивности: добиваемся, чтобы собственная частота волны совпадала с волной нужной радиостанции , другие волны контур не пропускает: их частота не та и они “не нужны”.

8. Вопрос: Какие преобразования волн изображены на этом рисунке?

Ответ: “8” рисунок иллюстрирует превращение звуковых волн в колебания электрического тока и обратно.

“9” рисунок знакомит с процессом модуляции волн.

9. Вопрос: Что называется процессом модуляции? Ответ: Модуляция- это изменение высокочастотных колебаний (несущей частоты электромагнитных волн) с помощью электрических колебаний низкой (звуковой) частоты по амплитуде колебаний.

а) график колебаний высокой частоты, которую называют несущей частотой.

б) график колебаний звуковых частот, т.е модулирующих колебаний.

в) график модулированных по амплитуде колебаний.

10 Вопрос: Какая электромагнитная волна продемонстрирована?

Ответ: “10”рисунок знакомит с модулированной волной.

11. Вопрос: Что называется детектированием?

Ответ: Выделение из модулированных колебаний высокой частоты колебаний низкой частоты. Полученный в результате детектирования сигнал соответствует тому звуковому сигналу который действовал на микрофон передатчика.

«1 1» рисунок- аналогия процесса детектирования принятых электромагнитных волн (человек, по имени Детектор-Д. топором отрубает отрицательные полупериоды принятых радиоволн.)

12. Вопрос: «Расскажите о детектировании через иллюстрацию?»

Ответ:“12”рисунок дает представление о

процессе разделения принятых приемником модулированных колебаний низкой и высокой частоты;

Высокочастотным колебаниям придумана в качестве аналога мать, низкочастотным — ребенок, поэтому модулированные колебания представлены у нас(справа) в виде потока женщин — пассажирок, несущих на руках своих детей.

В здании вокзала Д (детектор) происходит разделение потока: дети (низкочастотные колебания) продолжают свой путь прямо, а матери (высокочастотные колебания) сворачивают на перпендикулярную платформу.

13. Вопрос: Что можно сказать о проникающей способности радиоволн? У кого из слушателей: человека сидящего в открытом пространстве или человека в жилом железобетонном доме прием радиоволн лучше?

Ответ: лучше прием радиоволн у человека, сидящего в открытом пространстве, т.к. радиоволны обладают свойствами:

  1. Поглощения различными диэлектриками.
  2. Отражения от металлических пластин.
  1. Преломления на границе диэлектрика.

Ответ:“12”рисунок дает представление о процессе

процессе разделения принятых приемником модулированных колебаний низкой и высокой частоты;

1. Высокочастотным колебаниям придумана в качестве аналога мать, низкочастотным — ребенок, поэтому модулированные колебания представлены у нас(справа) в виде потока женщин — пассажирок, несущих на руках своих детей.

В здании вокзала Д (детектор) происходит разделение потока: дети (низкочастотные колебания)продолжают свой путь прямо, а матери(высокочастотные колебания) сворачивают на перпендикулярную платформу.

13. Вопрос: Что можно сказать о проникающей способности радиоволн? У кого из слушателей: человека сидящего в открытом пространстве или человека в жилом железобетонном доме прием радиоволн лучше?

Ответ: лучше прием радиоволн у человека, сидящего в открытом пространстве, т.к. радиоволны обладают свойствами:

1.Поглощения различными диэлектриками.

2.Отражения от металлических пластин.

3.Преломления на границе диэлектрика.

“13”рисунок показывает проникающую способность радиоволн.

После просмотра таких слайдов, ученик гарантированно лучше освоит новый материал.

Известно, что в среднем с помощью органов слуха, ученик усваивает 15% учебного материала, с помощью органов зрения – 25%, а в комбинации — усвоенным получается 65%.

 

 

 

Опубликовано: 26.04.2021

Картинки формулы по физике (58 фото)

Знания формул по физике часто необходимы при ремонте техники. С помощью них можно управлять током, температурой и различными видами энергий. Для каждой величины в формулах по физике даются развернутые определения. Также при расчетах стоит внимательно отнестись к единицам измерения. Представляем вам красивые картинки про формулы по физике, которые тут можно посмотреть.

Кинематика, динамика, гидростатика.

Вычисление количества теплоты.

Формула силы трения в физике.

Потенциальная энергия, длина волны.

Таблица с единицами измерения.

Картинка формулы по физике.

Коэффициент полезного действия.

Законы Ньютона, изучаемые в школе.

Формулы физики для мощности.

Сила трения качения.

Расчет скорости движения.

Сложные формулы по физике.

Равноускоренное прямолинейное движение.

Давление на дно и боковую грань.

Прикольная картинка формул по физике.

Колебания, вращение, конденсатор.

Термодинамика, индукция, оптика.

Формулы физики для периода.

Ускорение свободного падения.

Удельная теплоемкость при нагревании.

Кинематика в формулах по физике.

Расчет объемной плотности энергии.

Теорема для материальных точек.

Основы электродинамики в формулах по физике.

Колонка с определениями величин.

Частота при движении по окружности.

Формулы по физике на картинке.

Молекулярная масса и количество вещества.

Потенциальная энергия в джоулях.

Сила и давление в формулах по физике.

Единица измерения в метрах.

Учебный материал девятого класса.

Формулы физики для колебаний.

Работа силы упругости.

Закон Кулона, напряженность.

Основа квантовой физики в формулах.

Охлаждение, плавление, сгорание.

Расчет массы тела.

Цветная картинка формул по физике.

Величина, обозначение, примечание.

Сообщающиеся сосуды.

Формулы по физике из 10 класса.

Количество теплоты во время плавления.

Величина полезной работы.

Механика в формулах по физике.

Скорость деленная на время.

Равенство для гидравлического пресса.

Формулы электрических явлений физики.

Влажность, тепловой баланс.

Колонка с базовыми параметрами.

Занимательные формулы по физике.

Частота математического маятника.

Памятка для изотермического закона.

Синяя таблица с формулами по физике.

Скорость тела в уравнениях.

Плотность водяного пара.

Изучаем электродинамику.

Понравился пост? Оцените его:

Рейтинг: 5,00/5 (голосов: 4)

Поделитесь с друзьями!

Закон Кеплера — формулировка законов, рисунки и примеры

Форма Земли

Сейчас нам сложно представить, что раньше люди верили, будто Земля плоская. У греков, например, плоскость просто парила в воздухе и была окружена ледниками. А в Индии верили, что планета покоится на трех слонах, которые стоят на черепахе. Впрочем, кое-кто до сих пор так думает. Доказательств того, что наша планета на самом деле не плоская — много, но вот вам парочка, чтобы можно было поддержать светскую беседу.

Смена дня и ночи

По представлениям приверженцев плоской Земли, день и ночь сменяются, потому что Луна и Солнце вращаются над Землей — вот как-то так:

Но — упс! — эта модель вызывает целый ряд вопросов:

  • Почему длина дня и ночи меняется в течение года?

  • Чем объясняется цвет заката и восхода?

  • Почему иногда мы можем увидеть Луну и Солнце одновременно?

  • Почему Луна и Солнце не появляются каждый раз из одной и той же точки?

  • Если нет гравитационного притяжения, почему они вообще крутятся?

Лунные затмения

Если Земля плоская, то непонятно, как объяснить лунные затмения. Чтобы затмение произошло, нужно, чтобы Солнце находилось по одну сторону от диска, а Луна — по другую. Тогда ломается концепция дня и ночи, которую мы описали выше, ведь день и ночь будут наступать для всей Земли одновременно.

Тени

На плоскую Землю свет от Солнца падал бы, как свет от фонаря. То есть высокие объекты в противоположном от Солнца направлении после заката оставались бы в тени.

А на шарообразной Земле небоскребы или горы будут освещены Солнцем после заката или перед рассветом.

Именно это вы увидите, если застанете рассвет или закат в горах — или посмотрите на фотографии.

Окей, Земля все-таки не плоская — с этим разобрались. Но и шаром ее назвать нельзя: Земля имеет форму эллипсоида.

Эллипсоид — это такой приплюснутый шар, в одном из сечений у которого эллипс. Именно по траектории эллипса вращаются все спутники.

Эллипс

Эллипс — это замкнутая прямая на плоскости, частный случай овала. У эллипса две оси симметрии — горизонтальная и вертикальная, которые состоят из двух полуосей.

А еще у эллипса два фокуса — это такие точки, сумма расстояний от которых до любой точки P(x,y) является постоянной величиной.

Эллипс

F1 и F2 — фокусы

F1 = ( c ; 0)

F2 = (-c ; 0)

с — половина расстояния между F1 и F2

a — большая полуось

b — малая полуось

r1 и r2 — фокальные радиусы

Теперь мы знаем все необходимые понятия, чтобы разобраться, в чем состоят законы Кеплера.

Попробуйте курсы подготовки к ЕГЭ по физике с опытным преподавателем в онлайн-школе Skysmart!

Первый закон Кеплера

Каждая планета солнечной системы вращается вокруг Солнца по эллипсоидной орбите, в одном из фокусов которого находится Солнце.

Солнце находится в одном из фокусов эллипса. Ближайшая к Солнцу точка B траектории называется перигелием, а точка A, наиболее удаленная от Солнца — афелием.

Первый закон Кеплера достаточно простой, но важный, так как в свое время он сильно продвинул астрономию. До этого открытия астрономы считали, что планеты движутся исключительно по круговым орбитам. Если же наблюдения противоречили этому убеждению, ученые дополняли главное круговое движение малыми кругами, которые планеты описывали вокруг точек основной круговой орбиты. Кеплер получил доступ к огромной базе наблюдений Тихо Браге и, изучив их, перешагнул старые идеи.

Второй закон Кеплера (закон площадей)

Радиус-вектор, соединяющий планету и Солнце, описывает в равные промежутки времени равные площади.

Каждая планета перемещается в плоскости, проходящей через центр Солнца. За равные промежутки времени радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, описывает равные площади. Таким образом, тела движутся вокруг Солнца неравномерно: в перигелии они имеют максимальную скорость, а в афелии — минимальную.

На практике это можно заметить по движению Земли. Ежегодно в начале января наша планета проходит через перигелий и перемещается быстрее. Из-за этого движение Солнца по эклиптике (линии, показывающей путь Солнца по небу) также происходит быстрее, чем в другое время года. В начале июля Земля движется через афелий, из-за чего Солнце по эклиптике перемещается медленнее. Поэтому световой день летом длиннее, чем зимой.

Третий закон Кеплера

Квадраты периодов обращения планет относятся как кубы больших полуосей их орбит.

Согласно третьему закону Кеплера, между периодом обращения планет вокруг Солнца и большими полуосями их орбит устанавливается связь. Этот закон выполняется как для планет, так и для спутников с погрешно­стью менее 1%.

Третий закон Кеплера

T1 и T2 — периоды обращения двух планет [c]

a1 и a2 — большие полуоси орбит планет [м]

На основании этого закона можно вычис­лить продолжительность года (времени полного оборота вокруг Солнца) любой планеты, если известно ее расстояние до Солнца в афелии.

Также можно проделать обратное — рассчитать орбиту, зная период обращения.

Закон всемирного тяготения

Законы Кеплера — это результаты наблюдений и обобщений. Впоследствии они легли в основу закона всемирного тяготения, который звучит так: все тела притягиваются друг к другу, сила всемирного тяготения прямо пропорциональна произведению масс тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Формула силы тяготения согласно этому закону выглядит так:

Закон всемирного тяготения

F — сила тяготения [Н]

M — масса первого тела (часто планеты) [кг]

m — масса второго тела [кг]

R — расстояние между телами [м]

G — гравитационная постоянная

G = 6,67 · 10−11м3 · кг−1 · с−2

Ньютон был первым исследователем, который пришел к выводу, что между любыми телами в космосе действуют гравитационные силы, и именно они определяют характер движения этих тел.

Первая и вторая космические скорости

Законы Кеплера применимы не только к движению планет и других небесных тел в Солнечной системе, но и к движению искусственных спутников Земли и космических кораблей. В этом случае центром тяготения является Земля.

В серии книг Дугласа Адамса «‎Автостопом по Галактике»‎ говорится, что летать — это просто промахиваться мимо Земли. Чтобы промахнуться мимо Земли и стать ее искусственным спутником, нужно достичь первой космической скорости 7,9 км/с. Вот как это происходит:

Искусственный спутник Земли — космический летательный аппарат, который вращается вокруг Земли по геоцентрической орбите. Чтобы у него это получалось, аппарат должен иметь начальную скорость, которая равна или больше первой космической.

Первая космическая скорость

v1 — первая космическая скорость [м/с]

g — ускорение свободного падения на данной планете [м/с2]

R — радиус планеты [м]

На планете Земля g ≈ 10 м/с2.

Есть еще вторая и третья космические скорости. Вторая космическая скорость — это скорость, которая нужна, чтобы корабль стал искусственным спутником Солнца, а третья — чтобы вылетел за пределы солнечной системы.

Вторая космическая скорость

v2 — вторая космическая скорость [м/с]

g — ускорение свободного падения на данной планете [м/с2]

R — радиус планеты [м]

На планете Земля g ≈ 10 м/с2.

диаграмм – Физика! Блог!

Одно новое изменение в моем вводном уроке физики в прошлом учебном году заключалось в том, чтобы заменить набор практических задач FBD на сортировку карточек, которая будет выполняться в группах. Карточная сортировка дает учащимся возможность попрактиковаться в FBD с помощью некоторых строительных лесов (особенно выбирать между вариантами, а не создавать все с нуля), и… Читать далее Силовые диаграммы — карточная сортировка

В моем обновлении Физики 10 я построил новое парадигмальное исследование для модели частиц с постоянным ускорением.Описанное здесь задание касается тех же вещей, что и мое предыдущее задание, но оно позволяет группам проводить исследование, а не всему классу вместе, и дает больше структуры и пространства для обсуждения. The… Подробнее Создание модели частиц с постоянным ускорением (исследование новой парадигмы)

В этом году я вношу серьезные обновления и изменения в свои материалы по вводному курсу физики. Это первый год, когда мы проводим годичное занятие по физике для всех (десятиклассников) в моей школе в результате крупной перестройки учебной программы по естественным наукам, и впервые возвращаемся к преподаванию курса… Читать далее Стек кинематических кривых как метод Сортировка карт

Этим летом я веду два семинара.Оба семинара посвящены обучению графическим решениям в физике. Почему графические решения так хороши на уроках физики? Графические решения ставят осмысление в центр решения проблем. Они работают для всех уровней студентов. Они делают более сложные задачи доступными для учащихся с меньшим уровнем уверенности/опыта в математике, и они… Подробнее Июль 2015 г. Семинары и графические решения для физики

Я провел семинар с Майком Пусти в Нью-Йорке в июне и с Кейси Резерфорд в Миннеаполисе в июле по использованию графического подхода для решения кинематических и силовых задач.Я немного написал о содержании, связанном с моим предварительным постом, и я хотел продолжить это здесь, сделав слайды и… Подробнее Графические решения для сил и кинематики (обзор семинара)

ПРИМЕЧАНИЕ. Этот пост был из 2014 года. Этот мастер-класс уже был. Продолжайте читать, если хотите узнать больше о графических решениях в физике. Графические решения для сил и кинематики В воскресенье, во время летней встречи AAPT (27 июля), Кейси Резерфорд и я предлагаем бесплатный неофициальный1 семинар по использованию графиков скоростей и… Подробнее Бесплатный неофициальный семинар во время AAPT в июле 90 003

Во время нашей беседы по ПЛК на этой неделе мы как-то говорили о том, сколько времени требуется учащимся, чтобы стать полностью последовательным в рисовании графиков движения.По моему опыту, учащиеся относительно быстро становятся уверенными в рисовании графиков зависимости скорости от времени (переключив свой мозг на мышление с помощью графиков v-t), но все еще иногда испытывают трудности с рисованием… Подробнее Рисование ускоренных графиков положение-время 

Сцена готова. Мы начали строить модель передачи энергии (ETM) и говорили о вкусах энергии. Мы готовы к новому представлению, которое поможет нам начать думать о хранении энергии в системе.Через день или два мы будем использовать гистограммы энергии, но сначала мы привыкнем к… Подробнее Круговые диаграммы энергии

Что такое LinReg и как его получить? Примечание: это не должно быть рекламой. Меня никоим образом не уговаривал и я не связан с создателем программы. Это рекомендательное и любовное письмо об инструменте, который оказал огромное влияние на мои занятия в этом… Подробнее LinReg для построения графиков данных класса физики

Мы продвигаем графические методы для решения задач (см. Диаграммы сложения векторов, Диаграммы IFF, Диаграммы LOL и т. д.), как будто это никому не нужно.Таким образом, даже всего несколько единиц в году эти дети-физики могут быть волшебниками графического решения задач, но многие из них все еще ненасытно жаждут уравнений. Несмотря на то, что мы… Подробнее «Это уравнение босса».

10 лучших бесплатных онлайн-программ для рисования — 2022

Бесплатные онлайн-инструменты для рисования 2022 : Диаграммы являются эффективными элементами коммуникации, которые могут визуализировать и помочь другим понять наши концепции быстрее, чем что-либо еще. В Интернете доступны сотни инструментов для рисования, но выбор правильного графического инструмента для рисования фигур в нашей диссертации довольно сложен, и один инструмент не может быть более эффективным для всех видов диаграмм.С этой целью ilovephd охватывает 10 лучших бесплатных онлайн-инструментов для создания эффективных диаграмм тезисов.

Лучшие бесплатные инструменты для рисования онлайн

Biorender — один из лучших инструментов для научного рисования для исследователей. Это простое веб-приложение поможет вам получить эффективные данные в области биотехнологии, иммунологии, неврологии и других областях исследований в области наук о жизни.

Biorender.com

Особенности

  • С помощью Biorender вы можете создавать научные диаграммы в 50 раз быстрее благодаря интуитивно понятным функциям перетаскивания.Выберите нужный шаблон из тысяч готовых шаблонов.
  • Он поддерживает все типы форматов для публикаций, презентаций, Интернета или печати.
  • Просмотрите более 20 000 бесплатных иконок из нейробиологии, иммунологии, микробиологии и более чем 30 областей науки о жизни.
  • Храните и делитесь иллюстрациями в нашем безопасном веб-приложении с лабораторией и членами команды.

Edrawsoft — это программное обеспечение для научных иллюстраций, позволяющее легко рисовать научные диаграммы с помощью примеров и шаблонов.Edraw предоставляет различные профессионально выглядящие диаграммы, такие как блок-схемы, организационные диаграммы, карты разума, сетевые диаграммы, планы этажей, рабочие процессы, дизайн одежды, диаграммы UML, электрические схемы, научные иллюстрации, диаграммы и графики.

Edrawsoft.com

Особенности Edrawsoft

Это программное обеспечение для научных иллюстраций включает в себя шаблоны диаграмм по физике, химии и математике. формы предназначены для использования широко используемых визуальных обозначений, таких как молекулярная диаграмма, химический тест, физическая иллюстрация и принципиальная схема.

Физика: Принципиальные схемы, физика механики, линзы, зеркала и призмы, источники света и волны, магнетизм, шкивы и рычаги и транспортные средства.

Химия: Лабораторное оборудование, химические уравнения, молекулярная модель и органические соединения

Математика: Трехмерная геометрия, аналитическая геометрия, углы, окружности и эллипсы.

Edraw также поддерживает все основные операционные системы, такие как Windows, MAC и Linux.

Inkscape — это программное обеспечение с открытым исходным кодом для векторной графики профессионального качества, предназначенное для создания научных иллюстраций, значков, диаграмм, карт и веб-графики.Inkscape использует открытый стандарт W3C SVG (масштабируемая векторная графика) в качестве собственного формата.

Возможности Linkscape.org

Inkscape предоставляет различные инструменты для создания эффективных высококачественных векторных графических диаграмм. Некоторые из выделенных инструментов приведены ниже.

  • Рисование: инструмент «Карандаш» (рисование от руки с простыми контурами), инструмент «Перо» (создание кривых Безье и прямых линий), инструмент «Каллиграфия» (рисование от руки с использованием закрашенных контуров, представляющих каллиграфические штрихи)
  • Инструменты формы: прямоугольников (могут иметь закругленные углы), эллипсы (включая окружности, дуги, сегменты), звезды/многоугольники (могут быть закруглены и/или рандомизированы), спирали
  • Инструмент «Текст» (многострочный текст, полное редактирование на холсте)
  • Встроенный растровые изображения (с командой создания и встраивания растровых изображений выбранных объектов)
  • Клоны («живые» связанные копии объектов), включая инструмент для создания шаблонов и компоновок клонов

Inkscape.org также доступен в операционных системах Windows, Mac OS X и GNU/Linux.

Бесплатное программное обеспечение для рисования онлайн

Gimp или GNU Image Manipulation Program — это кроссплатформенный редактор изображений, доступный для GNU/Linux, OS X, Windows и других операционных систем. Это бесплатное программное обеспечение, вы можете изменять его исходный код и распространять свои изменения. В Gimp легко рисовать научные диаграммы.

Возможности Gimp

  • Предоставляет инструменты, необходимые для высококачественной обработки изображений.От ретуши до реставрации и творческих композиций единственным ограничением является ваше воображение.
  • GIMP используется для создания значков, элементов графического дизайна и изображений для компонентов пользовательского интерфейса и макетов.
  • Это высококачественный фреймворк для скриптовой обработки изображений с поддержкой нескольких языков, таких как C, C++, Perl, Python и Scheme.
  • Gimp разработан под Стандартной общественной лицензией GNU — Creative Commons (CC).

TikZiT — это кроссплатформенное приложение, которое позволяет создавать и изменять диаграммы TeX, написанные с использованием библиотеки макросов PGF/TikZ.Он особенно предназначен для быстрого создания «точечных» диаграмм для использования в научных работах.

Ti k Z и PGF — это пакеты TeX для программного создания графики. Ti k Z построен на основе PGF и позволяет легко создавать научные диаграммы для научной работы и диссертации.

6. Draw.io (бесплатная программа для рисования)

Draw.io — один из известных онлайн-инструментов для рисования на основе технологии с открытым исходным кодом. Это помогает создавать приложения для построения диаграмм, иллюстраций, научных диаграмм и блок-схем.

draw.io Online предоставляется бесплатно, и вы можете хранить свои диаграммы в любимом облачном сервисе обмена (Google Диск, Onedrive и Dropbox) или на собственном устройстве.

Особенности Draw.io

  • Создавайте блок-схемы, обрабатывайте диаграммы диаграмм, организационные диаграммы и диаграммы UML простым способом.
  • Draw.io поддерживает простое создание схемы сети.
  • Вы используете его как онлайн, так и в автономном режиме.

С помощью Microsoft Visio вы можете рисовать привлекательные блок-схемы, диаграммы, организационные диаграммы, планы этажей, инженерные проекты и многое другое, используя современные формы и шаблоны со знакомым интерфейсом Microsoft Office.

Возможности Microsoft Visio

  • Вы можете подключить свои блок-схемы и диаграммы к данным в реальном времени.
  • Применяемое форматирование фигур автоматически обновляет ваши блок-схемы, чтобы отразить изменения в базовых данных либо в Visio, либо в Office 365*.
  • Нарисуйте блок-схему, нанесите на карту ИТ-сеть, постройте организационную схему или задокументируйте бизнес-процесс.
  • Вы можете создать расширенную визуализацию данных с помощью Business Intelligence (BI), связав диаграммы с источниками данных.

SmartDraw Программный инструмент для рисования и визуализации данных для визуализации данных в реляционных форматах, таких как потоки деревьев и временные шкалы, автоматически, без участия человека.

Особенности Smartdraw

  • Легко создавайте и редактируйте диаграммы с помощью интеллектуального механизма форматирования SmartDraw.
  • Автоматические схемы интервалов, выравнивания, размеров и цветов для профессионального результата.
  • Вы можете рисовать, как в САПР, со стандартными инженерными масштабами.
  • Диаграммы на основе диаграмм, диаграммы на основе графиков и схематические диаграммы очень просты с SmartDraw.

Gliffy — это программное обеспечение для построения диаграмм и облачное приложение. GliffyIt используется для создания диаграмм UML, планов этажей, диаграмм Венна, блок-схем и различных других диаграмм в Интернете. Диаграммы от Gliffy замечательны и очень подходят для печати диссертаций и исследовательских работ.

Особенности Gliffy

  • Рисование диаграмм, таких как блок-схемы, диаграммы Венна, организационные диаграммы, архитектура AWS, диаграмма UML, сетевая диаграмма и модель бизнес-процесса.
  • Перетаскивайте фигуры или используйте шаблоны и темы.
  • Добавление визуальных элементов непосредственно в Jira и Confluence
  • Доступ к предыдущим версиям в истории изменений.
  • Делитесь диаграммами через URL или встраивание.

Cacoo — облачное приложение для рисования. благодаря этому вы можете создавать, редактировать и комментировать диаграммы в режиме реального времени, чтобы визуализировать и документировать каждый шаг создания диаграммы. Cacoo помогает рисовать мощные научные диаграммы и блок-схемы с расширенными функциями.

Особенности Cacoo
  • Отслеживайте, когда диаграмма редактировалась в последний раз, и сохраняйте версии диаграмм, чтобы сравнивать изменения во времени.
  • Создавайте графики и диаграммы, используя собственные данные. Импортируйте из электронной таблицы или введите непосредственно в Cacoo.
  • Получайте диаграммы высокого разрешения с помощью параметров экспорта SVG, PDF, PowerPoint и PostScript.
  • Вставьте свои диаграммы в вики, веб-сайт или блог, и они будут автоматически обновляться при редактировании в Cacoo.

Ты тоже любишь

Видео: 10 видов плагиата

Посмотрите это видео для более подробной информации.Нажмите на логотип, чтобы подписаться

Эти инструменты будут полезны для создателей научных диаграмм, бесплатного программного обеспечения для рисования научных фигур, программного обеспечения для научных рисунков, научных диаграмм и программного обеспечения для создания научных фигур для рисования экспериментальных установок, научных диаграмм онлайн, рисунков, рисунков, рисования векторных диаграмм.

Кроме того, альтернативой Biorender может быть некоторое бесплатное программное обеспечение для создания научных рисунков и рисунков для рисования биологических диаграмм. При этом мы можем рисовать биологические фигуры, рисунки биологических фигур.

Я надеюсь, что эти онлайн-инструменты для создания диаграмм могут помочь вам создавать рисунки в Интернете, чтобы рисовать графики для исследовательской работы, создавать научные блок-схемы, создавать диаграммы с помощью бесплатного программного обеспечения для рисования рисунков. Если вы знаете какой-либо другой полезный инструмент, оставьте комментарий ниже. Благодарю вас!

Родственные

5.7 Рисование диаграмм свободного тела – физика 120

Уильям Мобс; Сэмюэл Дж. Линг; и Джефф Санни

Цели обучения

По окончании раздела вы сможете:

  • Объясните правила рисования диаграммы свободного тела
  • Построение диаграмм свободного тела для различных ситуаций

Первым шагом в описании и анализе большинства явлений в физике является тщательное построение диаграммы свободного тела.Диаграммы свободного тела использовались в примерах на протяжении всей этой главы. Помните, что диаграмма свободного тела должна включать только внешние силы, действующие на интересующее тело. Как только мы нарисовали точную диаграмму свободного тела, мы можем применить первый закон Ньютона, если тело находится в равновесии (уравновешенные силы, то есть ), или второй закон Ньютона, если тело ускоряется (неуравновешенная сила, то есть ).

В Forces мы дали краткую стратегию решения проблем, чтобы помочь вам понять диаграммы свободного тела.Здесь мы добавляем в стратегию некоторые детали, которые помогут вам в построении этих диаграмм.

СТРАТЕГИЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ


Построение диаграмм свободного тела

  1. Нарисуйте рассматриваемый объект; это не должно быть художественным. Сначала вы можете нарисовать круг вокруг интересующего вас объекта, чтобы убедиться, что вы сосредоточились на маркировке сил, действующих на объект. Если вы рассматриваете объект как частицу (без размера или формы и без вращения), представляйте объект как точку.Мы часто помещаем эту точку в начало системы координат xy .
  2. Включить все силы, действующие на объект, представив эти силы в виде векторов. Рассмотрим типы сил, описанные в «Общих силах» — нормальная сила, трение, напряжение и сила пружины, а также вес и приложенная сила. Не включайте результирующую силу на объект. За исключением гравитации, все рассмотренные нами силы требуют прямого контакта с объектом. Однако силы, которые объект оказывает на окружающую среду, не должны быть включены.Мы никогда не включаем обе силы пары действие-противодействие.
  3. Преобразуйте диаграмму свободного тела в более подробную диаграмму, показывающую x — и y —компоненты заданной силы (это часто бывает полезно при решении задачи с использованием первого или второго закона Ньютона). В этом случае проведите волнистую линию через исходный вектор, чтобы показать, что он больше не используется — он был заменен его компонентами x и y .
  4. Если в задаче два или более объектов или тел, нарисуйте для каждого объекта отдельную диаграмму свободного тела.

Примечание: Если есть ускорение, мы не включаем его напрямую в диаграмму свободного тела; однако это может помочь указать ускорение за пределами диаграммы свободного тела. Вы можете пометить его другим цветом, чтобы указать, что он отделен от диаграммы свободного тела.

Применим стратегию решения задач к рисованию схемы свободного тела для саней. На рис. 5.31(а) сани тянут с силой P под углом . В части (b) мы показываем диаграмму свободного тела для этой ситуации, как описано шагами 1 и 2 стратегии решения проблемы.В части (c) мы показываем все силы в терминах их x — и y -компонент, в соответствии с шагом 3.

 

Рисунок 5.31 (a) Движущиеся салазки показаны как (b) диаграмма свободного тела и (c) диаграмма свободного тела с компонентами силы.

Пример 5.14

Два блока на наклонной плоскости

Постройте диаграмму свободного тела для объекта A и объекта B на рис. 5.32.

Стратегия

Мы следуем четырем шагам, перечисленным в стратегии решения проблем.

Решение

Начнем с создания диаграммы для первого интересующего нас объекта. На рис. 5.32(а) объект А выделен (обведен кружком) и представлен точкой.

 

Рис. 5.32 (а) Диаграмма свободного тела для изолированного объекта А. (б) Диаграмма свободного тела для изолированного объекта В. Сравнивая два рисунка, мы видим, что на двух рисунках трение действует в противоположном направлении. Поскольку на объект А действует сила, стремящаяся тянуть его вправо, трение должно действовать влево.Поскольку на объект В воздействует составляющая его веса, которая тянет его влево вниз по склону, сила трения должна противодействовать ему и действовать вверх по склону. Трение всегда действует против предполагаемого направления движения.

Теперь включим любую силу, действующую на тело. Здесь нет приложенной силы. Вес объекта действует как сила, направленная вертикально вниз, а наличие шнура указывает на силу натяжения, направленную от объекта. Объект А имеет один интерфейс и, следовательно, испытывает нормальную силу, направленную от интерфейса.Источником этой силы является объект B, и эта нормальная сила помечается соответствующим образом. Поскольку объект В имеет тенденцию скользить вниз, объект А имеет тенденцию скользить вверх по отношению к поверхности раздела, поэтому трение направлено вниз параллельно наклонной плоскости.

Как отмечалось в шаге 4 стратегии решения проблем, мы затем строим диаграмму свободного тела на рис. 5.32(b), используя тот же подход. На объект Б действуют две нормальные силы и две силы трения из-за наличия двух контактных поверхностей.На границу раздела с наклонной плоскостью действуют внешние силы и , а на поверхность раздела с объектом В действуют нормальная сила и трение ; направлен от объекта B и противоположен тенденции относительного движения объекта B по отношению к объекту A.

Значение

Рассматриваемый объект в каждой части этой задачи был обведен серым цветом. Когда вы впервые учитесь рисовать диаграммы свободного тела, вам будет полезно обвести объект кружком, прежде чем решить, какие силы действуют на этот конкретный объект.Это концентрирует ваше внимание, не позволяя вам рассмотреть силы, не действующие на тело.

Пример 5.15

Два блока в контакте

К двум соприкасающимся блокам приложена сила, как показано на рисунке.

Стратегия

Нарисуйте диаграмму свободного тела для каждого блока. Обязательно учитывайте третий закон Ньютона на границе раздела, где соприкасаются два блока.

Решение

Значимость — сила действия блока 2 на блок 1.— сила реакции блока 1 на блок 2. Мы используем эти диаграммы свободного тела в приложениях законов Ньютона.

Проверьте свое понимание 5.10

(a) Нарисуйте диаграмму свободного тела для показанной ситуации. (b) Перерисуйте его, показывая компоненты; используйте x -оси, параллельные двум пандусам.

Показать решение

На рисунке а показана диаграмма свободного тела объекта на линии, которая наклонена вниз вправо. Стрелка Т от объекта указывает вправо и вверх, параллельно склону.Стрелка N1 указывает влево и вверх, перпендикулярно склону. Стрелка w1 указывает вертикально вниз. Стрелка w1x указывает влево и вниз, параллельно склону. Стрелка w1y указывает вправо и вниз, перпендикулярно склону. На рисунке b показана диаграмма свободного тела объекта на линии, которая наклонена вниз влево. Стрелка N2 от объекта указывает вправо и вверх, перпендикулярно склону. Стрелка Т указывает влево и вверх параллельно склону. Стрелка w2 указывает вертикально вниз. Стрелка w2y указывает влево и вниз, перпендикулярно склону.Стрелка w2x указывает вправо и вниз, параллельно склону.

 

Дон С. Лемонс: 9780262035903

Рисунки и короткие эссе предлагают увлекательные и доступные объяснения ключевых идей физики, от триангуляции до теории относительности и не только.

Люди пытались понять физическую вселенную с древних времен. У Аристотеля было одно видение (царство небесных сфер совершенно), у Эйнштейна другое (все движения релятивистские). Чаще всего эти разные понимания начинаются с простого рисунка, доматематической картины реальности.Такие рисунки — скромный, но эффективный инструмент физического ремесла, часть традиции мышления, преподавания и обучения, прошедшей через века. В этой книге с помощью рисунков доступно и увлекательно объясняется пятьдесят одна ключевая идея физики. Дон Лемонс, профессор физики и автор нескольких книг по физике, сочетает короткие, элегантно написанные эссе с простыми рисунками, которые вместе передают важные концепции из истории физической науки.

Лимонс движется в хронологическом порядке, начиная с открытия Фалесом триангуляции, пифагорейского моношнура и объяснения равновесия Архимедом.Он продолжает описание Леонардо «земного сияния» (призрачное свечение между рожками полумесяца), законов движения планет Кеплера и колыбели Ньютона (подвешенные стальные шары, демонстрирующие своими столкновениями, что для каждого действия всегда есть равное и противоположное действие). реакция). Достигнув двадцатого и двадцать первого веков, Лемонс объясняет фотоэлектрический эффект, атом водорода, общую теорию относительности, глобальный парниковый эффект, бозон Хиггса и многое другое. Эссе помещают науку о рисунках в исторический контекст — описывая, например, конфликт Галилея с Римско-католической церковью по поводу его учения о том, что солнце является центром вселенной, связь между открытием электрических явлений и романтизмом Уильям Вордсворт и тень, отброшенная Великой войной на открытие Эйнштейном теории относительности.

Читатели Drawing Physics с небольшим опытом в математике или физике скажут: «Теперь я вижу, и теперь я понимаю».
показать еще

Физические диаграммы в виде современных иероглифов — Exchange

Если вы поклонник телесериала Теория большого взрыва , вы, вероятно, привыкли смеяться над взаимодействием Пенни и Шелдона, особенно когда доктор Купер пытается объяснить физику своей милой соседке-блондинке.


Один из таких экземпляров показан на рисунке ниже.Если вы посмотрите на него, вы легко можете себе представить, как Шелдон говорит что-то вроде: «Посмотри, Пенни, это уравнение учитывает коэффициент ветвления верхнего кварка, распадающегося на W-бозон и нижний кварк, как показано на диаграмме вверху слева».

Вы думаете, Шелдон начал рисовать только для того, чтобы флиртовать с Пенни?

Вовсе нет — пиктограммы на доске — серьезная часть физики! Они известны как диаграммы Фейнмана, названные в честь их изобретателя Ричарда Фейнмана, который впервые предложил их использование в 1948 году, а позже получил Нобелевскую премию за свою работу, включая это изобретение, которое обеспечивает визуальное представление физики элементарных частиц.

Фейнман был таким же эксцентричным, как и его вымышленный коллега по сериалу. Помните эпизод «Превращение в оборотня»? В этом эпизоде ​​Шелдон сходит с ума и будит Леонарда, играя на бонго посреди ночи. Ну, Фейнман тоже играл на бонго (на самом деле, возможно, именно отсюда авторы шоу взяли эту идею).

 Но зачем ученому предлагать рисунки своим коллегам? Им было скучно? Их мысли блуждали? Напротив, в конце 1940-х физики как бы застряли на пути к лучшему пониманию того, как устроен мир природы на все более глубоком уровне.


Грубо говоря, им нужно было знать, куда идти дальше и как добраться до места назначения. Именно здесь новизна гения Фейнмана была решающей. Его диаграммы предоставили инструменты нового языка, облегчив физикам общение друг с другом.


На первый взгляд диаграммы Фейнмана напоминают египетские иероглифы. Подобно тому, как иероглифы представляли огромное количество информации в одном знаке, диаграмма Фейнмана заключает в себе описание взаимодействия между частицами в очень ясной и лаконичной форме, что позволяет упростить вычисление измеримого эффекта, который оказывает определенный физический процесс.Знание того, что и как вычислять, было крайне необходимо в то время, когда Фейнман представил свою идею. Нетривиальное преимущество использования общего словаря заключается в универсальном стандарте именования, который обеспечивает этот словарь; те, кто говорит на одном языке, способны понимать друг друга, а затем общаться между собой, обмениваясь значимой информацией.

Со временем с диаграммами Фейнмана и их сторонниками произошло нечто очень интересное.По мере того как физики обсуждали и изучали возможные взаимодействия, они начали называть конфигурации и диаграммы частиц, точно так же, как мы делаем это, когда ищем изображения животных в облаках. Действительно, существуют процессы взаимодействия частиц, диаграмма Фейнмана которых напоминает колокольчик, восход солнца, головастика, чайку или даже пингвина! Вся эта теоретическая забава привела физиков к недавнему открытию бозона Хиггса, также известного как частица Бога. Это стремление также стало возможным благодаря Большому адронному коллайдеру, устройству, название которого неразрывно связано с адронной терапией, отраслью медицины, которая может точно лечить опухоли, лежащие глубоко в человеческом теле.


Спустя более шестидесяти лет после их изобретения диаграммы Фейнмана по-прежнему широко используются в физике элементарных частиц. Они позволяют по-новому взглянуть и повысить точность расчета как ожидаемого астрофизического сигнала при столкновении черных дыр, так и моделирования молекулярной динамики. Итак, в следующий раз, когда вы увидите, как Пенни пытается интерпретировать какой-то загадочный иероглиф на доске Шелдона, подумайте об этих глубоких связях… после того, как вы, конечно, посмеетесь. Вы можете найти больше информации о диаграммах Фейнмана здесь или здесь.

Подпишитесь на The Exchange в Twitter @SciEntExchange или нажмите «Нравится» на Facebook здесь.

Дудлы доктора Фейнмана | Новости науки

В следующий раз, когда вы получите письмо, на его марке могли быть напечатаны примеры одного из величайших концептуальных инструментов современной физики. Инструмент представляет собой своего рода линейный рисунок, и набор этих рисунков появляется на лицевой стороне новой почтовой марки США, посвященной легендарному физику, покойному Ричарду П. Фейнману.

ПЕЧАТЬ ГЕНИА.Диаграммы, окружающие лицо молодого Ричарда Фейнмана, изображают взаимодействие между субатомными частицами в соответствии с методом, который Фейнман придумал в 1940-х годах. Сегодня физики полагаются на такие изображения, чтобы понять поведение материи и энергии и провести сложные расчеты. ©2004 USPS используется с разрешения. Все права защищены.

Э. Роэлл

Уклонение от физики. Фейнман нарисовал некоторые из своих диаграмм на Dodge Maxivan 1975 года, показанном здесь, в Мексике, в 1978 году.Фейнман (в центре) позирует между своей женой Гвенет и дочерью Мишель. Элис Лейтон

Эти рисунки широко распространены в современной физике. «Если вы войдете в здание физического факультета в любой точке мира, вы увидите эти [рисунки] на классных досках», — говорит Дэвид И. Кайзер, физик и историк из Массачусетского технологического института (MIT), недавно написавший книгу о эскизы.

Подпишитесь на последние новости от

Science News

Заголовки и резюме последних научных новостей статей, доставленных на ваш почтовый ящик

Спасибо за регистрацию!

При регистрации возникла проблема.

Созданные Фейнманом в 1940-х годах для решения одной из самых сложных загадок теоретической физики того времени — подвига, за который он разделил бы Нобелевскую премию по физике 1965 года, — эти рисунки дают физикам быстрый и интуитивно понятный способ систематизировать и понять сложные расчеты. Когда ученые открывали множество новых субатомных частиц в 1950-х и 1960-х годах, диаграммы Фейнмана — как стали называть рисунки — предлагали средства для визуализации незнакомых объектов и их взаимодействий.

Поскольку эти мультяшные наброски, казалось, изображали субатомные частицы, нарушающие установленные правила квантовой физики, многие выдающиеся физики поначалу не хотели их принимать. В 1940-х годах некоторым молодым теоретикам, воспользовавшимся этим инструментом, пришлось тайно встречаться, чтобы узнать, как использовать его для выполнения сложных расчетов.

Однако всего через несколько лет этот подход прижился. «Диаграммы Фейнмана… произвели революцию почти во всех аспектах теоретической физики», — говорит Кайзер.

Идеальное изображение

Увековеченный в книгах и пьесах, Фейнман почитается как интриган, импульсивный исследователь, барабанщик и прямолинейная эксцентричная личность. Его в равной степени обожают за его ослепительный интеллект и новаторский вклад в квантовую физику.

Как и сам Фейнман, созданные им диаграммы одновременно обезоруживающе прямолинейны и немного сложны, говорит давний коллега и друг Фейнмана Барри Бариш из Калифорнийского технологического института (CalTech) в Пасадене.Фейнман преподавал в Калифорнийском технологическом институте с 1950 года до своей смерти в 1988 году.

Несмотря на непостижимость для непосвященных, типичная диаграмма Фейнмана выглядит просто. Это вполне может быть копия таинственного глифа из какой-нибудь доисторической пещеры или рудиментарный тип карты троп. Однако для физиков диаграммы предлагают простейший способ представления чрезвычайно сложных математических выражений.

Перед Второй мировой войной самые блестящие физики мира были разочарованы своей неспособностью продвинуть вперед понимание квантовой электродинамики, области, которая рассматривает природу электричества и магнетизма в областях, где даже атомы кажутся большими, а частицы движутся со скоростями, близкими к скорости света. .В этих сферах становятся важными как квантовая механика, так и релятивистские эффекты во времени и пространстве.

Физики начали с применения фундаментальных физических принципов для расчета квантово-электродинамических свойств частиц, но получили бессмысленные ответы, такие как энергии или массы, которые были бесконечны. Между тем расчеты даже самых простых сценариев, таких как поглощение одиночным фотоном одного электрона, могут заполнить страницы загадочными математическими выражениями.

В поисках выхода из трясины Фейнман обратился к картинкам.«Он думал о вещах визуально, — говорит Бэриш.

С помощью своих набросков Фейнман обнаружил, что может визуализировать взаимодействия между частицами. Рисунки также служили стенографией для уравнений, позволяя Фейнману отслеживать все математические термины.

Создавая эти картинки для визуализации различных терминов, Фейнман внезапно почувствовал, на какой революционный путь он идет. «Разве не было бы забавно, если бы это оказалось полезным, и Physical Review был бы полон этих забавных картинок?» он подумал про себя, как цитируется в QED and the Men Who Made It (1994, Сильван С.Schweber, Princeton University Press) из интервью 1966 года.

Критическая масса

Какими бы прозорливыми ни были размышления Фейнмана, его рисунки не сразу стали хитом. На самом деле, его первое официальное знакомство с диаграммами лучших умов физики провалилось.

В бурный год, начавшийся весной 1947 года, Джулиану Швингеру из Гарвардского университета наконец удалось рассчитать значение напряженности магнитного поля электрона, которое согласуется с новыми экспериментальными данными.Тем временем Фейнман, в то время профессор Корнельского университета, понял, что его диаграммный подход может легче дать аналогичные ответы.

Другие были очарованы техникой Фейнмана. Среди них был молодой аспирант Корнелла по имени Фриман Дж. Дайсон. «Я просто подумал, что это волшебство, и моя работа — попытаться понять его», — вспоминает Дайсон, которому сейчас 81 год.

В марте 1948 года Фейнман, которому тогда было 29 лет, вместе с другими многообещающими пионерами новых вычислительных подходов посетил встречу тет-а-тет в горах Пенсильвании со многими физиками, уже признанными интеллектуальными гигантами человечества. эпоха.В группу входили Нильс Бор, Поль Дирак, Энрико Ферми и Дж. Роберт Оппенгеймер, в то время директор Института перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси. Аудитория терпеливо следила за продуманной презентацией Швингера, в которой он виртуозно манипулировал густыми джунглями природы. уравнения.

Но когда Фейнман подошел к доске и начал чертить диаграммы, аудитория подскочила, чтобы бросить ему вызов. Не обращая внимания на детали его метода, многие в группе требовали доказательств того, что физика, изображенная на диаграммах, не нарушает основных принципов квантовой механики.

«Великие специалисты в области квантовой теории понятия не имели, что он делает, — говорит Кайзер из Массачусетского технологического института. «Они были пренебрежительны. Они забрали мел из рук [Фейнмана]».

Осенью 1948 года Дайсон перешел в Институт перспективных исследований, где и находится по сей день. Поначалу Оппенгеймер настолько не одобрял диаграммы Фейнмана, что прерывал каждый раз, когда Дайсон пытался говорить о методе. Когда другие постдокторанты призвали Дайсона выступить с докладом о новом подходе, группе пришлось встретиться тайно.Со временем эти посвященные стали послами техники, которую они помогли распространить в сообществе физиков элементарных частиц.

Диаграммы 101

Для интуитивного понимания простых диаграмм Фейнмана достаточно изучить значения нескольких строк и следовать некоторым простым правилам.

Как правило, диаграммы содержат прямые сплошные линии, представляющие частицы материи или антиматерии, такие как электроны или позитроны, и волнистые или пунктирные линии, представляющие частицы, несущие силу, такие как фотоны.Частицы выглядят как линии, потому что эти точечные частицы движутся сквозь пространство и время. Общее правило состоит в том, что время движется от нижней части диаграммы к верхней.

Рассмотрим диаграмму Фейнмана (выше), которая немного напоминает человека в распростертой стойке. Он представляет электроны, отталкивающие друг друга. Этот пример был представлен Фейнманом на флопе диаграмм дебюта, а также это была одна из первых опубликованных диаграмм Фейнмана. Аналогичная диаграмма появилась на левом плече Фейнмана на новой почтовой марке.

На диаграмме с расправленным орлом электрон, появляющийся снизу справа, испускает фотон света (волнистая линия). В ответ на испускание этого фотона электрон отскакивает вправо. Поскольку электрон слева поглощает фотон, он получает толчок импульса влево. Вуаля! Две частицы с одинаковыми отрицательными электрическими зарядами отталкиваются друг от друга.

Хотя буквально получить картину может быть так просто, создание диаграммы, как правило, является лишь началом процесса, в котором физик использует стандартные правила для сопоставления каждого сегмента линии и пересечения линий с конкретными математическими терминами.Кайзер отмечает, что для легко понятной диаграммы Фейнмана с раскинутыми орлами математический результат выглядит так:

.

Диаграмма Фейнмана не облегчает физикам фактическое вычисление числа из такого математического выражения. Что он делает, говорит Бэриш, так это направляет их к правильному выражению и показывает, как им манипулировать.

До появления диаграмм Фейнмана даже самые простые расчеты были «кошмаром», — говорит Тоичиро (Том) Киношита из Корнелла. На них «потребовались месяцы усилий, которые диаграммы Фейнмана превращают в несколько часов работы», — говорит он.Как только физики научились использовать диаграммы для изображения взаимодействий, связанных с электромагнитным взаимодействием, «люди смогли выполнять невероятно сложные вычисления, о которых они раньше и не мечтали», — добавляет Кайзер.

В новой книге Кайзера под названием Drawing Theory Apart (2005, University of Chicago Press), вышедшей 15 июля, рассказывается о распространении диаграмм Фейнмана. Сокращенная версия появилась в марте-апреле American Scientist .

По мере распространения новой техники Фейнмана в начале 1950-х годов физики начали применять диаграммы в областях, выходящих за рамки теории квантовой электродинамики.Сегодня эти области охватывают широкий спектр физики, включая исследования гравитации, частиц, содержащих кварки, таких как мезоны, и многоатомных систем, таких как твердые тела или жидкости. В каждом из этих случаев физики использовали диаграммы, чтобы концептуализировать явления и перевести их в математику.

Теоретики, включая самого Фейнмана, иногда скептически относились к таким расширениям. В письме 1951 года Фейнман предупредил Энрико Ферми: «Не верьте никаким вычислениям в мезонной теории, использующим диаграмму Фейнмана!»

Тем не менее, метод оказался весьма плодотворным.«Сила этих диаграмм и большая часть причины их устойчивости заключается в том, что их можно использовать для представления и отслеживания очень полезным способом чрезмерного количества очень сложной физики», — говорит теоретик Калифорнийского технологического института Х. Дэвид Политцер. . Он разделил Нобелевскую премию по физике 2004 года за достижение 1970-х годов, в котором использовались модифицированные диаграммы Фейнмана для решения проблем теории кварков или квантовой хромодинамики.

Назад в будущее

Хотя физика значительно изменилась и расширилась с тех пор, как Фейнман придумал свои диаграммы, эта техника остается основным инструментом.Кайзер говорит, что он «все время процветает все больше и больше».

В области квантовой электродинамики некоторые исследователи проводят все более сложные вычисления, используя все большее количество диаграмм. Их цель — предсказывать с беспрецедентной точностью важные свойства конкретных частиц.

Например, продолжая работу по определению напряженности магнитного поля электрона с возрастающей точностью, Киношита и трое его коллег создают и анализируют рекордные 12 672 диаграммы Фейнмана.

Самый точный предварительный расчет этого свойства использовал 891 диаграмму Фейнмана, которые были переведены в более чем 100 математических выражений, называемых интегралами, отмечает Киношита. Вычисление каждого интеграла, содержащего десятки тысяч членов, требовало «более 3 или 4 месяцев вычислений на высокоскоростных параллельных компьютерах», — говорит он.

Киношита завершил это вычисление в мае прошлого года после почти 25-летней работы над ним с группой аспирантов и более десяти лет компьютерного времени.

Попытки оценить диаграммы Фейнмана с помощью компьютера относятся к началу 1960-х годов.

В конце 1970-х одна из таких инициатив в Калифорнийском технологическом институте привела к созданию громкого спин-оффа. Стивен Вольфрам, физический вундеркинд, который теперь известен как пропагандист противоречивого вычислительного подхода к науке (SN: 20.03.04, стр. 189; 16.08.03, стр. 106) , был тогда аспирант пишет программное обеспечение для решения математических задач, связанных с диаграммами Фейнмана. В процессе Вольфрам придумал новые способы манипулирования алгебраическими символами, которые представляют эти диаграммы.

«Это привело меня к осознанию того, что компьютеры можно использовать для выполнения всех видов алгебры, — вспоминает Вольфрам. К середине 1980-х он создал широко используемый в настоящее время программный пакет для компьютерной алгебры под названием Mathematica. Сегодня исследователи продолжают совершенствовать программное обеспечение для автоматизации сверхточных расчетов.

По мере развития теоретической физики развиваются и диаграммы Фейнмана. Например, процветающая ветвь физики, известная как теория струн, утверждает, что фундаментальными составляющими материи и энергии являются не точечные частицы, а бесконечно малые струноподобные сущности (SN: 25.09.04, стр.202) . Эта концепция породила новые версии диаграмм, основанные на этих строках.

На одной из таких диаграмм движущиеся нити изображены состоящими из листообразных волнистых поверхностей. На диаграммах другого типа струны, замкнутые сами на себя в виде петель и движущиеся в пространстве-времени, выглядят как ветвящиеся трубчатые фигуры, отмечает теоретик струн Бартон Цвибах из Массачусетского технологического института.

Диаграммы для теории струн и сопутствующей им математики имеют широкое применение.Например, ученые используют их для расчета специфических свойств глюонов, которые в преобладающей теории идентифицируются как точечные частицы, говорит Цвибах. Эти результаты, в свою очередь, могут стать ориентиром для будущих экспериментов на ускорителях по поиску нового семейства фундаментальных частиц, известных как суперсимметричные партнеры.

Точно так же квантово-электродинамические расчеты Киношиты направлены на выявление несоответствий между теорией и экспериментом, которые могут дать признаки никогда ранее не открытых частиц.

Подобно картам следов, на которые они похожи, диаграммы Фейнмана продолжают указывать путь физикам.«При всех многочисленных вкладах Фейнмана в современную физику, — говорит Кайзер, — его диаграммы оказали самое широкое и продолжительное влияние».


Ван Го

Донесение видения Фейнмана до людей

В конце 1980-х годов, когда Мишель Фейнман подъезжала в большом коричнево-коричневом фургоне, покрытом странными символами, другие студенты ее художественного колледжа в Пасадене, Калифорния, таращились на нее. Те, кто пытался расшифровать символы, не знали, что она была дочерью квантового физика Ричарда П.Фейнман, создавший фигуры. Номерной знак с надписью «QANTUM» также не подсказал студентам.

Большинство наблюдателей считали, что изображения, украшающие Dodge Tradesman Maxivan 1975 года, были чем-то вроде индейских рисунков, вспоминает Мишель Фейнман, а не новаторскими изображениями субатомных частиц, которые помогли ее отцу получить часть Нобелевской премии по физике 1965 года. «Люди понятия не имели, что с ними делать, — говорит она.

Дисплей на фургоне, который сейчас стоит в гараже в Торрансе, Калифорния., было началом неравномерной, но все еще растущей осведомленности общественности о диаграммах Фейнмана, которые впервые появились в малопонятных журналах по физике десятилетия назад.

11 мая 1988 года * диаграммы Фейнмана ненадолго оказались в центре внимания общественности, когда почтовое отделение в Лейк-Уэрте, штат Флорида, использовало одну из них для гашения марок в честь Ричарда Фейнмана, умершего в феврале того же года. что было бы его 80-летием.

В мае прошлого года диаграммы Фейнмана появились на одном из четырех U.Почтовые марки С. в честь американских ученых. Художник-график Виктор Стабин из Джима Торпа, штат Пенсильвания, который разработал марки, говорит, что диаграммы придают интригу. «Они не похожи ни на какие другие символы, которые вы когда-либо видели», — говорит он.

Мишель Фейнман говорит, что она хотела бы, чтобы изображения на марках производили на людей такое же впечатление, как и рисунки на фургоне — и даже больше. «Я надеюсь, что молодые люди заинтересуются лицами и закорючками и вдохновятся на изучение науки», — говорит она.


*Онлайн-версия этого предложения обновлена ​​для исправления ошибки. Даты экзаменов

AP — AP Central

Экзамены AP 2022 года будут проводиться в школах в виде бумажных и карандашных* экзаменов в течение двух недель в мае: 2–6 мая и 9–13 мая. Мы продолжим следить за глобальными, национальными и местными условиями в области здравоохранения, уделяя первостепенное внимание здоровью и безопасности учащихся, и, если весной 2022 года будет массовое закрытие школ, мы предоставим варианты, аналогичные тем, которые предлагались в 2021 году.

*Как обычно, экзамены AP по китайскому и AP по японскому языку проводятся в школе на компьютерах.

Координаторы AP

несут ответственность за уведомление студентов, когда и где явиться на экзамены. Раннее тестирование или тестирование в другое время, кроме времени, опубликованного College Board, не допускается ни при каких обстоятельствах. Доступны более поздние даты тестирования, если учащиеся не могут пройти тестирование в течение первых двух недель мая. См. график позднего тестирования.

Неделя 1

Утро 8 час.м.

Местное время

Вторая половина дня 12 часов дня

Местное время

Понедельник,
2 мая 2022 г.

Японский язык и культура

Правительство и политика США

Химия

Испанская литература и культура

Вторник,
3 мая 2022 г.

Экология

Психология

Среда,
4 мая 2022 г.

Английская литература и сочинение

Сравнительное управление и политика

Информатика A

Четверг,
5 мая 2022 г.

Человеческая география

Макроэкономика

Семинар

Статистика

Пятница,
6 мая 2022 г.

Европейская история

История США

История искусства

Микроэкономика

Искусство и дизайн: Пятница, 6 мая 2022 г., последний день, когда координаторы AP могут представить цифровые портфолио AP 2-D Art and Design, 3-D Art and Design и Drawing (до 8 ч.м. ET) и собрать студентов, изучающих двухмерное искусство, дизайн и рисунок, для физической сборки портфолио. Учителя должны направить заполненные цифровые портфолио по искусству и дизайну координаторам до этой даты.

Неделя 2

Утро 8:00

Местное время

Вторая половина дня 12 часов дня

Местное время

Вторая половина дня 2 р.м.

Местное время

Понедельник,
9 мая 2022 г.

Исчисление AB

Расчет до н.э.

Принципы информатики

Итальянский язык и культура

 

Вторник,
10 мая 2022 г.

Английский язык и состав

Физика C: Механика

Физика C: электричество и магнетизм

Среда,
11 мая 2022 г.

Китайский язык и культура

Испанский язык и культура

Биология

 

Четверг,
12 мая 2022 г.

Французский язык и культура

Всемирная история: современная

Физика 1: на основе алгебры

 

Пятница,
13 мая 2022 г.

Немецкий язык и культура

Теория музыки

Латинский

Физика 2: на основе алгебры

 

Обратите внимание:

  • Координаторы AP должны заказать альтернативные экзамены (позднее тестирование) для учащихся, которые хотели бы сдать экзамены, запланированные на то же время.
  • Школы должны начинать прием утренних экзаменов с 8 до 9 часов по местному времени, а прием дневных экзаменов – с 12 до 13 часов. местное время. Экзамен AP Physics C: Electricity and Magnetism должен начинаться между 14:00 и 15:00. местное время.
  • Школы на Аляске должны начинать прием утренних экзаменов с 7 до 8 часов утра по местному времени, а прием дневных экзаменов — с 11 до 12 часов. местное время. Экзамен AP Physics C: Electricity and Magnetism на Аляске должен начинаться с 13:00 до 14:00.м. местное время.
  • Экзамены в конце курса семинара AP доступны только учащимся, проходящим семинар AP в школе, участвующей в программе AP Capstone Diploma Program.
  • 2 мая 2022 г. (23:59 по восточному времени) крайний срок для:
    • Студенты AP Seminar и AP Research должны представить рабочие задания как окончательные, а их презентации должны быть оценены их преподавателями AP Seminar или AP Research.
    • Студенты, изучающие принципы компьютерных наук AP, должны представить свое задание на создание производительности в качестве окончательного.

Позднее тестирование

Иногда обстоятельства вынуждают студентов сдавать тесты поздно. Чтобы обеспечить безопасность экзаменов AP, для позднего тестирования используются альтернативные формы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.