TED-Ed
Jon Bergmann: Just how small is an atom?
Filmed:
Readability: 3.1
5,793,993 views
Just how small are atoms? Really, really, really small. This fast-paced animation from TED-Ed uses metaphors (imagine a blueberry the size of a football stadium!) to give a visceral sense of just how small atoms are. Lesson by Jon Bergmann, animation by Cognitive Media.
Jon Bergmann - Educator
Jon Bergmann co-wrote the book on the "flipped classroom" -- using video to help students master new ideas outside the traditional class setting. Full bio
Jon Bergmann co-wrote the book on the "flipped classroom" -- using video to help students master new ideas outside the traditional class setting. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
Ви, напевно, вже знаєте -
00:26
You probably already know
0
13809
1200
00:28
everything is made up
of little tiny things called atoms
of little tiny things called atoms
1
15033
2690
все складається з крихітних речей -
атомів.
атомів.
00:30
or even that each atom
is made up of even smaller particles
is made up of even smaller particles
2
17747
2961
В свою чергу, кожен атом складається
з іще менших часток,
з іще менших часток,
00:33
called protons, neutrons and electrons.
3
20732
2122
що називаються протонами,
нейтронами та електронами.
нейтронами та електронами.
00:35
And you've probably heard
that atoms are small.
that atoms are small.
4
22878
2287
Ви, напевно, чули,
що атоми маленькі.
що атоми маленькі.
00:38
But I bet you haven't ever thought
about how small atoms really are.
about how small atoms really are.
5
25189
4160
Але, гадаю, що Ви ніколи не думали
про те, наскільки малими є атоми.
про те, наскільки малими є атоми.
00:42
Well, the answer is
that they are really, really small.
that they are really, really small.
6
29373
3716
Що ж, відповідь така,
що вони дуже, дуже, дуже малі.
що вони дуже, дуже, дуже малі.
00:46
So you ask, just how small are atoms?
7
33908
3039
Ви спитаєте - наскільки малі атоми?
00:49
To understand this,
let's ask this question:
let's ask this question:
8
36971
3073
Щоб це зрозуміти,
треба задати таке питання:
треба задати таке питання:
00:53
How many atoms are in a grapefruit?
9
40068
1908
Скільки атомів у грейпфруті?
00:55
Well, let's assume that the grapefruit
is made up of only nitrogen atoms,
is made up of only nitrogen atoms,
10
42721
3429
Давайте припустимо, що грейпфрут
складається виключно з атомів нітрогену,
складається виключно з атомів нітрогену,
00:59
which isn't at all true, but there
are nitrogen atoms in a grapefruit.
are nitrogen atoms in a grapefruit.
11
46174
3658
хоча це не зовсім правда, але в ньому
є атоми нітрогену.
є атоми нітрогену.
01:02
To help you visualize this,
let's blow up each of the atoms
let's blow up each of the atoms
12
49856
3031
Щоб допомогти Вам уявити це,
ми збільшимо кожен атом
ми збільшимо кожен атом
01:05
to the size of a blueberry.
13
52911
1813
до розмірів чорниці.
01:07
And then how big
would the grapefruit have to be?
would the grapefruit have to be?
14
54748
3148
Наскільки великим тоді
стане грейпфрут?
стане грейпфрут?
01:10
It would have to be the same size of
-- well, actually, the Earth.
-- well, actually, the Earth.
15
57920
4029
Він буде такого ж розміру,
як і планета Земля.
як і планета Земля.
01:14
That's crazy!
16
61973
1016
Це божевілля!
01:16
You mean to say that if I filled
the Earth with blueberries,
the Earth with blueberries,
17
63013
2821
Тож, якщо я наповню Землю
чорницею,
чорницею,
01:18
I would have the same number
of nitrogen atoms as a grapefruit?
of nitrogen atoms as a grapefruit?
18
65858
2977
то її буде стільки ж,
як атомів у грейпфруті?
як атомів у грейпфруті?
01:21
That's right!
19
68859
1000
Вірно!
01:23
So how big is the atom?
20
70258
1533
Тоді яка величина атома?
01:25
Well, it's really, really small!
21
72761
1741
Він насправді дуже малий!
01:28
And you know what?
It gets even more crazy.
It gets even more crazy.
22
75541
2435
І знаєте що?
Далі ще неймовірніше.
Далі ще неймовірніше.
01:31
Let's now look inside of each atom
-- and thus the blueberry, right? --
-- and thus the blueberry, right? --
23
78000
3773
Давайте тепер подивимось усередину кожного
атома (тобто чорниці, вірно?...) -
атома (тобто чорниці, вірно?...) -
01:34
What do you see there?
24
81797
1113
Що Ви там бачите?
01:35
In the center of the atom
is something called the nucleus,
is something called the nucleus,
25
82934
2721
В центрі атома є щось,
що зветься ядром,
що зветься ядром,
01:38
which contains protons and neutrons,
26
85679
1727
яке складається з протонів і нейтронів,
01:40
and on the outside, you'd see electrons.
27
87430
2061
а ззовні Ви бачите електрони.
01:42
So how big is the nucleus?
28
89515
1461
Тож наскільки велике ядро?
01:44
If atoms are like blueberries
in the Earth,
in the Earth,
29
91381
2135
Якщо атоми - як чорниця,
що наповнює Землю,
що наповнює Землю,
01:46
how big would the nucleus be?
30
93540
1777
тоді яка величина ядра?
01:48
You might remember the old pictures
of the atom from science class,
of the atom from science class,
31
95341
3217
Ви, мабуть, пам'ятаєте старі зображення
атома з уроків фізики,
атома з уроків фізики,
01:51
where you saw this tiny dot on the page
with an arrow pointing to the nucleus.
with an arrow pointing to the nucleus.
32
98582
3763
де Ви бачили цю крихітну крапку
зі стрілкою, що позначала ядро.
зі стрілкою, що позначала ядро.
01:55
Well, those pictures,
they're not drawn to scale,
they're not drawn to scale,
33
102369
2395
Але ці зображення не були намальовані
згідно з масштабом,
згідно з масштабом,
01:57
so they're kind of wrong.
34
104788
1615
тож вони були дещо невірні.
01:59
So how big is the nucleus?
35
106427
1556
Тоді наскільки велике ядро?
02:01
So if you popped open the blueberry
and were searching for the nucleus ...
and were searching for the nucleus ...
36
108007
3969
Якщо ви розкриєте чорницю
і почнете шукати ядро...
і почнете шукати ядро...
02:06
You know what? It would be invisible.
37
113236
2246
Знаєте що? Воно буде невидимим.
02:08
It's too small to see!
38
115506
1642
Воно занадто мале, щоб побачити!
02:10
OK. Let's blow up the atom --
the blueberry --
the blueberry --
39
117944
2776
Добре. Давайте збільшимо атом -
тобто чорницю -
тобто чорницю -
02:13
to the size of a house.
40
120744
1232
до розмірів будинку.
02:15
So imagine a ball that is as tall
as a two-story house.
as a two-story house.
41
122000
3738
Уявіть собі кулю висотою
з двоповерховий будинок.
з двоповерховий будинок.
02:18
Let's look for the nucleus
in the center of the atom.
in the center of the atom.
42
125762
2477
Давайте пошукаємо ядро у центрі атома.
02:21
And do you know what?
It would just barely be visible.
It would just barely be visible.
43
128263
3295
І знаєте що?
Воно буде ледве помітним.
Воно буде ледве помітним.
02:25
So to get our minds wrapped
around how big the nucleus is,
around how big the nucleus is,
44
132141
2821
Щоб зрозуміти, наскільки велике ядро,
02:27
we need to blow up the blueberry,
up to the size of a football stadium.
up to the size of a football stadium.
45
134986
3990
нам потрібно збільшити чорницю до
розмірів футбольного стадіону.
розмірів футбольного стадіону.
02:32
So imagine a ball the size
of a football stadium,
of a football stadium,
46
139000
2976
Уявіть кулю розміром
як футбольний стадіон,
як футбольний стадіон,
02:35
and right smack dab
in the center of the atom,
in the center of the atom,
47
142000
2976
і пірнайте до самого центру атома.
02:38
you would find the nucleus,
and you could see it!
and you could see it!
48
145000
2334
Там знайдете ядро,
яке можна побачити!
яке можна побачити!
02:41
And it would be the size
of a small marble.
of a small marble.
49
148278
2624
Воно буде розміром,
як маленька скляна кулька.
як маленька скляна кулька.
02:45
And there's more, if I haven't
blown your mind by now.
blown your mind by now.
50
152121
2556
І це ще не все, якщо Ви
ще не з'їхали з розуму.
ще не з'їхали з розуму.
02:47
Let's consider the atom some more.
51
154701
1620
У атомі є ще дещо.
02:49
It contains protons,
neutrons and electrons.
neutrons and electrons.
52
156345
2197
Він складається з протонів,
нейтронів і електронів.
нейтронів і електронів.
02:51
The protons and neutrons
live inside of the nucleus,
live inside of the nucleus,
53
158566
2429
Протони і нейтрони знаходяться
всередині ядра,
всередині ядра,
02:54
and contain almost
all of the mass of the atom.
all of the mass of the atom.
54
161019
2191
і майже цілком складають масу атома.
02:56
Way on the edge are the electrons.
55
163234
1742
На самому краю
знаходяться електрони.
знаходяться електрони.
02:58
So if an atom is like a ball
the size of a football stadium,
the size of a football stadium,
56
165000
2976
Тож, якщо атом - це куля
розміром зі стадіон,
розміром зі стадіон,
03:01
with the nucleus in the center,
and the electrons on the edge,
and the electrons on the edge,
57
168000
2905
з ядром у центрі
і електронами по краях,
і електронами по краях,
03:03
what is in between the nucleus
and the electrons?
and the electrons?
58
170929
2286
що знаходиться між ядром
і електронами?
і електронами?
03:07
Surprisingly, the answer is empty space.
59
174104
3007
Несподівано, але - пустий простір.
03:10
(Wind noise)
60
177987
2570
(Шум вітру)
03:13
That's right. Empty!
61
180581
1395
Так-так. Пустий!
03:15
Between the nucleus and the electrons,
there are vast regions of empty space.
there are vast regions of empty space.
62
182000
4305
Між ядром і електронами
лише нескінченний пустий простір.
лише нескінченний пустий простір.
03:19
Now, technically there are
some electromagnetic fields,
some electromagnetic fields,
63
186329
2572
Технічно, там є ще електромагнітні поля,
03:21
but in terms of stuff,
matter, it is empty.
matter, it is empty.
64
188925
2911
але якщо говорити про матерію -
це порожнеча.
це порожнеча.
03:24
Remember this vast region of empty space
is inside the blueberry,
is inside the blueberry,
65
191860
3523
Запам'ятайте цю порожнечу
всередині чорниці,
всередині чорниці,
03:28
which is inside the Earth,
66
195407
1895
яка наповнює Землю,
03:30
which really are the atoms
in the grapefruit.
in the grapefruit.
67
197326
2185
і яка, насправді, є атомами грейпфрута.
03:32
OK, one more thing,
if I can even get more bizarre.
if I can even get more bizarre.
68
199535
3441
Добре, ще дещо, якщо взагалі може бути
щось ще більш дивне.
щось ще більш дивне.
03:36
Since virtually all the mass
of an atom is in the nucleus --
of an atom is in the nucleus --
69
203769
3586
Так як ми допустили,
що вся маса атома - у ядрі -
що вся маса атома - у ядрі -
03:40
now, there is some amount
of mass in the electrons,
of mass in the electrons,
70
207379
2649
хоча в електронів теж є невелика маса,
03:43
but most of it is in the nucleus --
71
210052
2021
але все ж більша частина у ядрі -
03:45
how dense is the nucleus?
72
212097
1772
то яка щільність ядра?
03:46
Well, the answer is crazy.
73
213893
1919
Що ж, відповідь просто неймовірна.
03:48
The density of a typical nucleus
74
215836
1890
Щільність типового ядра -
03:50
is four times 10 to the 17th
kilograms per meter cubed.
kilograms per meter cubed.
75
217750
3226
чотири помножити на 10 до 17 ступеня
кілограма на кубічний метр.
кілограма на кубічний метр.
03:54
But that's hard to visualize.
OK, I'll put it in English units.
OK, I'll put it in English units.
76
221615
3329
Це важко уявити. Тоді спробуємо
в англійських одиницях вимірювання.
в англійських одиницях вимірювання.
03:57
2.5 times 10 to the 16th pounds
per cubic feet.
per cubic feet.
77
224968
4008
2,5 помножити на 10 до 16 ступеня
фунтів на кубічний фут.
фунтів на кубічний фут.
04:02
OK, that's still kind of hard to figure.
78
229864
1905
Досі доволі важко зрозуміти.
04:04
OK, here's what I want you to do.
79
231793
2101
Добре, тоді зробіть ось що.
04:06
Make a box that is one foot
by one foot by one foot.
by one foot by one foot.
80
233918
3524
Зробіть коробку з розмірами один
на один на один фут (фут = 0,3 метри).
на один на один фут (фут = 0,3 метри).
04:10
Now let's go and grab
all of the nuclei from a typical car.
all of the nuclei from a typical car.
81
237466
3687
Тепер зберіть всі ядра
зі звичайної машини.
зі звичайної машини.
04:14
Now, cars on average weigh two tons.
82
241177
2334
Середня машина важить 2 тонни.
04:16
How many cars' nuclei would you
have to put into the box
have to put into the box
83
243535
3536
Скільки ядер машин треба
помістити у коробці,
помістити у коробці,
щоб у цій однофутовій коробці була
така ж щільність, як у ядра атома?
така ж щільність, як у ядра атома?
04:20
to have your one-foot-box have
the same density of the nucleus?
the same density of the nucleus?
84
247095
2953
04:23
Is it one car? Two?
85
250072
1328
Це буде одна машина? Дві?
04:24
How about 100?
86
251424
1000
Як щодо 100?
04:26
Nope, nope and nope.
87
253025
2123
Ні, ні і ще раз ні.
04:28
The answer is much bigger.
88
255825
1239
Відповідь значно більша.
04:30
It is 6.2 billion.
89
257702
2795
Це 6,2 мільярдів машин.
04:34
That is almost equal to the number
of people in the Earth.
of people in the Earth.
90
261303
2893
Майже стільки,
як людей на Землі.
як людей на Землі.
04:37
So if everyone in the Earth
owned their own car --
owned their own car --
91
264220
2334
Тож, якщо всі на Землі
мали би власну машину -
мали би власну машину -
04:39
and they don't --
92
266578
1331
а вони не мають -
04:40
(Cars honking)
93
267933
1215
(Гудіння машин)
04:42
and we put all of those
cars into your box ...
cars into your box ...
94
269172
2200
і ми помістимо всі ці машини
до коробки...
до коробки...
04:46
That would be about
the density of a nucleus.
the density of a nucleus.
95
273148
2486
Ми отримаємо приблизну
щільність ядра.
щільність ядра.
04:49
So I'm saying that if you took
every car in the world
every car in the world
96
276909
2544
Тож, якщо взяти
кожен автомобіль у світі
кожен автомобіль у світі
04:52
and put it into your one-foot box,
97
279477
2331
і помістити в однофутовій коробці,
04:54
you would have the density of one nucleus.
98
281832
2144
ви отримаєте щільність одного ядра атома.
04:57
OK, let's review.
99
284000
1212
Давайте повторимо.
04:58
The atom is really,
100
285236
1660
Атом насправді дуже,
04:59
really, really small.
101
286920
2298
дуже, дуже малий.
05:02
Think atoms in a grapefruit
like blueberries in the Earth.
like blueberries in the Earth.
102
289242
3366
Уявіть, що атоми у грейпфруті -
це як чорниця всередині Землі.
це як чорниця всередині Землі.
05:06
The nucleus is crazy small.
103
293396
2628
Ядро неймовірно мале.
05:09
Now look inside the blueberry,
104
296048
1669
Тепер подивіться усередину чорниці,
05:10
and blow it up to the size
of a football stadium,
of a football stadium,
105
297741
2415
і збільшіть її до розміру
футбольного стадіону,
футбольного стадіону,
05:13
and now the nucleus
is a marble in the middle.
is a marble in the middle.
106
300180
2143
тепер ядро - це скляна кулька у центрі.
05:16
The atom is made up
of vast regions of empty space.
of vast regions of empty space.
107
303417
3580
Атом складається з нескінченного
пустого простору.
пустого простору.
05:20
That's weird.
108
307608
1000
Це дивно.
05:21
The nucleus has a crazy-high density.
109
308632
2220
Ядро має неймовірно велику щільність.
05:23
Think of putting all those cars
in your one-foot box.
in your one-foot box.
110
310876
2477
Подумайте про те, як помістити всі
ті машини у коробці.
ті машини у коробці.
05:27
I think I'm tired.
111
314821
1308
Здається, я втомився.
ABOUT THE SPEAKER
Jon Bergmann - EducatorJon Bergmann co-wrote the book on the "flipped classroom" -- using video to help students master new ideas outside the traditional class setting.
Why you should listen
Jon Bergmann is considered one of the pioneers in the Flipped Class Movement -- in fact, he co-wrote the book on the Flipped Classroom, available from ISTE Press in June 2012. Bergmann believes educators should ask one guiding question: What is best for my students in my classroom? To the best of his abilities he has done this in his two-plus decades as a high school science teacher. He received the Presidential Award for Excellence for Math and Science Teaching in 2002 and was named Semi-Finalist for Colorado Teacher of the Year in 2010. He blogs at flipped-learning.com.
He is the Lead Technology Facilitator for the Joseph Sears School in Kenilworth, Illinois.
Read about the making of "How Small Is an Atom?" >>
Jon Bergmann | Speaker | TED.com