Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 1493 dotazů
1110) Rychlost volného pádu
06. 03. 2003
Dotaz: Tvrdím, že konstantní rychlost při volném pádu je 33 metrů za sekundu.
Mí kolegové se mi smějí a tvrdí, že nemám pravdu a že nejsem inteligentní.
Můžete mi, prosím vysvětlit jak to vlastně je a na čem všem to tedy záleží?
(Blažek Dalibor)
Odpověď: Rychlost při reálném pádu ve vzduchu se mění dosti složitě, ve vakuu
velmi jednoduše.
Vezmeme nejdříve ten jednodušší případ.
Na padající věc působí jen Země (tady zanedbáváme rotaci, ale její
vliv je malý a ještě se snoubí s vlivem šišatosti Země) a naděluje
všem padajicím předmětům stejné zrychlení (v Praze 9,81 m.s-2)
Ve vakuu, když to tedy padá z rozumné výšky, při které můžeme
zanedbat slábnoucí gravitaci se vzdalováním od středu Země, roste
rychlost stále, rovnoměrně s dobou padání (v = 9,81.doba padání.)
Když je ale přítomen vzduch, který pád brzdí, pak tato rovnice je
použitelná jen chviličku, potud, pokud je odpor vzduchu zanedbatelný.
Otázkou je, jak dlouho je zanedbatelný. A tady je ten problém. U
olověnné kuličky, nejsme-li moc nároční na přesnost předpovědi to
budou sekundy. U pouťového balónku desetiny sekundy, u
prachového zrnka tisíciny sekundy, u parašutisty 2-3 sekundy.
Tak, jak narůstá odpor vzduchu, zrychluje se padání méně a méně, až
dojde k ustálení rychlosti. Ta ustálená rychlost je opět případ od
případů různá. Olověná kulička centimetrové velikosti by to dotáhla
blízko Vaší rychlosti (desítky metrů za sekundu), parašutista se
zbaleným padákem se ustálí na rychlosti zhruba dvojnásobné (cca 50
m/s). Kdyby se zbalil do klubíčka i on, tak by dosáhl ovšem větší
rychlost. Pouťový balónek to nedotáhne na víc než na metry za
sekundu a prachové zrnko ustálí svou rychlost na minirychlosti řádu
desetin milimetrů za sekundu.
Jak je vidět, jedoduše říci, jakou rychlostí se při padání padá, nejde.
Záleží nejen na tom, co padá, ale i na tom, jak je to natočeno, když
to padá. Kdyby chtěl ten parašutista se zbaleným padákem udělat
rekord v rychlosti padání, tak by asi udělal šípku ve směru letu.
Na čem ta ustálená rychlost záleží? Dalo by se shrnout, že na odporu
vzduchu a na hmotnosti padajícího předmětu. V té odporové síle jsou
schované vlastnosti vzduchu, tvár a velikost padajícího objektu a
natočení předmětu při padání.
Dotaz: Zdravím, mám dva dotazy k elektrostatickým filtrům kouřových plynů.
Částečky popílku se nabíjejí napnutým drátem o záporném potenciálu -100 kV
a následně jsou uzeměnou stěnou filtru "přitaženy" a vlivem gravitace
"klouzají" po stěně dolů do spodní části, odkud se odstraňují
(zdroj: uč. fyz. EM pro gymnasia). A mé dotazy zní:
1) Je důležité, aby ten drát měl záporný potenciál? Nemělo by to fungovat i
při nabití popílku kladným nábojem?
2) Na ten drát je přiváděn záporný náboj (z nějakého zdroje).
Neměl by se tedy na stěnu filtru místo/kromě uzemění přivést
i "druhý drát" ze zdroje, v tomto případě s kladným potenciálem,
aby se mezi stěnou a drátem vytvořilo elektrické pole (tedy jako kondenzátor),
které by způsobovalo ono "přicucnutí" :-) částeček popílku na stěnu?
(David)
Odpověď: ad 1) Odlučování probíhá nezávisle na polaritě pole, pokud jsou odlučované
částečky neutrální. (Pole v původně neutrální částečce indukuje kladný a
záporný náboj, a protože opačný náboj je blíže, převáží v nehomogenním poli
přitažlivá síla nad odpudivou.) Může ovšem být to, že ty konkrétní
čáatečky, které např. z kouře odstraňujeme, se třením nabíjejí kladně (či
záporně), takže potom jsou apriori jednou stranou přitahovány. To je pak
spíš technologická otázka, z jakého materiálu vlastně odlučované částečky
jsou.
ad 2) Náboj se samozřejmě nikdy nevyrábí (zákon zachování elektrického
náboje platí naprosto bez výjimek), ale "přerozděluje". To znamená, že
jestliže ebonitovou tyčku nabijeme záporně, pak jsme tím "zbytek Vesmíru"
nabili kladně. "Uzemnění" znamená zde prostě napojení na něco tak velkého
(s takovou elektrickou kapacitou), že se v tom onen opačný odvedený náboj
ztratí. Nezapomeňte, že "nulový potenciál na vodiči" neznamená "nulový
náboj na vodiči", ani naopak.
Dotaz: Mohli by ste mi, prosím, odparúčit rozsahovo kvalitnú webovú stránku,
kde sa pojednává o teoríi relativity a diletácii času? (Lukas)
Odpověď: Neodkážu Vás na webové stránky, ale na klasické učebnice; ty jsou psány
právě pro tento účel. Přečtěte si např. FYZIKA, Halliday, Resnick, Walker
(čes.překlad, VUTIUM, Prometheus, 2001), 4. díl, kapitola 37 - Relativita.
Tam máte všecko vysvětleno, s barevnými obrázky, i s velice novými
experimentálními ověřeními, i právě dilatace času, která Vás zajímá.
Dotaz: Proč se v Galaxii hvězdy blíže středu pohybují pomaleji než hvězdy vzdálenější,
když ve sluneční soustavě se planety, které jsou ke Slunci blíže, pohybují
rychleji než planety vzdálenější? (Markéta Kavalírová)
Odpověď: Rozdíl je dán tím, že v případě sluneční soustavy
je 99.8% hmoty ve středu (Slunci) a planety se tedy
ve velmi dobré aproximaci pohybují v gravitačním poli
"hmotného bodu"; oběžné rychlosti téměř kruhových
drah klesají s -1/2 mocninou vzdálenosti od středu.
V případě Galaxie tomu tak není - střed systému zdaleka
nedominuje svojí hmotou a rozložení gravitačního
pole v Galaxii vůbec neodpovídá poli hmotného
bodu. Výsledkem je zmíněný pozorovaný fakt...
