Когда размер имеет значение?

Когда размер имеет значение?

• Загадки наномира

• Как должны быть сложены лилипуты?

• Как лилипуты бегают?

• Почему штангистов взвешивают?

• Почему прыгунов в высоту НЕ взвешивают?

• Почему щука всегда догонит карася?

• Почему хомяк всѐ время ест?

• Как лилипуты видят?

• Почему мухи могут ползать по потолку?

К.Ю. Богданов кандидат физ-мат наук,

доктор биологических наук

Загадки наномира

--- цвет зависит от размеров

--- прочность растёт

--- температура плавления падает на сотни градусов

--- реакционная способность веществ растёт

--- появляется способность к самосборке и

--- ????

При уменьшении объектов до НАНОразмеров их свойства

изменяются:

Загадки наномира :

цвет зависит от размеров

Почему цвет наночастиц зависит от их размера?

Почему цвет наночастиц зависит от их размера?

Чем больше частица, тем больше у каждого атома соседей

и тем легче оторвать электрон

чи

сл

о б

лиж

ай

ши

х с

осед

ей

размер частицы в ангстремах


цвет зависит от размеров

Загадки наномира : квантовые точки

Загадки наномира : высокая прочность

Структура поликристалла.

Белое - микротрещины Кремниевые проволочки с золотыми шляпками

микротрещины

Почему нанопроволоки в десятки раз более прочные

• Чем больше образец, тем больше в нѐм дислокаций

• У нанообразцов дислокаций может не быть вообще

• Поэтому они не обладают пластичностью и очень прочны

идеальный кристалл дислокация

Пластичность -

это

проявление

дислокаций


понижение температуры плавления

частицы золота размером 5-10 нм плавятся при температуре меньше на несколько сотен градусов

Почему температура плавления наночастиц низкая?

Чем меньше атомов в частице, тем большая их доля на поверхности

А на поверхности порядка нет !!!

Дол

я п

ове

рхно

стн

ых а

том

ов

N – число атомов

Почему температура плавления наночастиц низкая?

Загадки наномира:

высокая реакционная способность

Ag =


высокая реакционная способность

в

б

а

+ - + -

+ -


способность к самосборке

Какой рост у лилипутов?

Рост лилипутов = 1/12 роста человека

Как должны быть сложены лилипуты?

Какими должны быть кресла для лилипутов?

Если размер кресла уменьшают в N раз, то площадь

поперечного сечения стержня, поддерживающего

кресло, уменьшается в N2 раз, НО…

Но, если рост лилипута в N раз меньше, то его вес – в N 3 раз меньше, чем у

человека

эта площадь поперечного сечения стержня, должна быть пропорционально весу

Для экономии материала площадь поперечного сечения стержня у «лилипутных»

кресел надо уменьшать не в N2 раз, а – в N 3 раз !!!

Сечение подставок и опор у лилипутов должно быть меньше !

Какими должны быть кости у лилипутов?

Как лилипуты бегают?

Когда F1 = F2, мы движемся равномерно со скоростью:

смc

dgv

в

ч /202,11

8,915,0104,0 3

Сила, толкающая нас вперѐд, -

это сила трения покоя:

F1 = mg = чdSg Сила, мешающая нам двигаться, -

сила сопротивления воздуха

F2 = cвSv2

У лилипутов d меньше и значит они бегут медленнее !!!

Почему бегунов не взвешивают?

61

21 mсdсc

dgv

в

ч

ТРАДИЦИОННО!!!

Почему тяжелоатлеты выступают в разных весовых категориях?

Почему сила человека зависит от его массы?

Почему тяжелоатлеты выступают в разных весовых

категориях?

y = 9,0·M0,67

100

110

120

130

140

150

160

170

180

40 50 60 70 80 90

Ма

сса

шт

анги

, кг

Масса спортсмена, кг

Мировые рекорды в жиме для женщин

y

M

Н. Евстюхина

Почему тяжелоатлеты выступают в разных весовых

категориях?

мышца мышеч.

клетки


Почему прыгунов в высоту НЕ взвешивают?

Высота прыжка в принципе ДОЛЖНА зависеть от массы прыгуна и…. от мастерства!

Если известна максимальная энергия Wмакс, которую может придать

себе прыгун массой m, то можно найти высоту h, на которую он

подпрыгнет:

Wмакс=mV2/2 m4/3

mgh= mV2/2

h m1/3,

т.е.

высота прыжка в принципе должна зависеть от массы прыгуна и от

мастерства!

Почему почему прыгунов в высоту надо взвешивать?

Почему щука всегда догонит карася?

2

1 VSkFтрения 1V

2Vнеобходимая мощность N = Fтр

.V

доступная мощность N = k2.Q

31

2

S

QCV

2

1

31

2

1

V

V

L

L

Почему пловцов не взвешивают?


31

LсV

Место для формулы.

Почему хомяк всё время ест?

Масса еды в день 1/10 массы тела

Масса еды в день

массе тела

Высота в N раз

меньше

M1

M2

Бóльшая часть энергии от еды

идѐт на компенсацию этих

потерь

Потери энергии пропорциональны

поверхности тела, S

Энергия q от еды

пропорциональна еѐ массе m

2

123

12 ,

N

SS

N

MM

11111 Sk

kmSkmkq

E

OOE

1

1

2

2

2

122

M

mN

M

m

N

mS

k

km

E

O

Почему хомяк всё время ест?

Человек-паук реален?


Несколько тысяч нановолосков на

конце каждой лапки



в

б

а

+ - + -

+ -

Как молекулы притягиваются друг к другу?

Как слышат лилипуты?

Как видят лилипуты?


Dразрешениеуглмин мин

,..

для Гулливера мин = 0,004 град

для лилипутов мин =0,05 град


Лилипутам читать сложно !!!

Найди докладчика на фото 1955 года

Когда размер имеет значение?

Education