Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 1493 dotazů
1325) Relativita
26. 07. 2002
Dotaz: Mám dotaz, týkající se teorie relativity.
Tento případ se často na přednáškách/učebnicích zmiňuje a
je bez vysvětlení brán jako "fakt", přičemž mě to stále není
jasné. Představme si člověka, který stojí vedle kolejí,
po kterých jede vlak rychlostí blížící se rychlosti světla
V tom vlaku je zdroj světla. V okamžiku, kdy zdroj světla míjí
pozorovatele, se pozorovatel přemístí za vlak a pozoruje zdroj
světla v posledním vagónu, který se zrovna rozsvítil.
Uvidí tento pozorovatel světlo? A uvidí ho, v případě, že se
vlak bude pohybovat rychlostí světla? Proč neplatí princip
skládání rychlostí? Světlo je přece "jenom vlnění"? Pro něj
to neplatí? Světlo se "prý" pohybuje stále rychlosti c a nic se
rychleji pohybovat nemůže... Ani když se ty dvě soustavy
navzájem pohybují? (Vladimir Busek)
Odpověď: Milý
Vladimíre, světlo má ve vakuu vždycky tutéž rychlost, ať
ho vytvoří cokoli (zdroj stojící anebo letící libovolnou
podsvětelnou rychlostí) a ať ji měříš v kterékoliv
inerciální soustavě. To ber NIKOLI jako (podivný) důsledek
speciální teorie relativity, ALE jako experimentální fakt -
tedy něco, s čím se musí jakákoliv teorie vyrovnat, má-li
být pravdivá. Světlo má prostě stejnou rychlost, ať je ze
Slunce, z hvěz nebo z pozemských zdrojů, ať ho měříš
ráno nebo večer, ačkoliv se ráno pohybujeme spolu s
otáčející se Zemí na rovníku rychlostí 40 000 km za 24
hodin (spočti si číselně, kolik to je v m/s, člověk by to
nevěřil! rychleji než zvuk) a navečer stejnou rychlostí
opačným směrem, na jaře jako na podzim, ačkoliv rychlost
Země na dráze kolem Slunce je 2.pí.150 000 000 km za 1 rok (a
to je bezmála úctyhodných 30 km/s !). Tohle musí vysvětlit
každá teorie, která chce popisovat jevy v blízkosti rychlosti
světla. No a Lorentzovy vzorce pro transformaci - přechod z
jedné soustavy do druhé - to umějí. Galileiho jednodušší
vzorce nikoli.
Z tohoto experimentálního faktu je vidět, že skládání
rychlostí nemůže být (při těchto rychlostech) popsáno
sčítáním, ale jinak. V Galileově transformaci (GT) se
rychlosti sčítají a čas v každé soustavě "tiká"
stejně rychle: co je současné v jednom systému, je současné
i v jiném. O soumístnosti to neplatí - co je soumístné v
jedoucím vlaku (např. že si na tomtéž místě objednám
kávu, dostanu, vypiju a zaplatím), není soumístné vůči
Zemi (je to na různých místech zemského povrchu, třeba v
různých městech). Současnost je v GT invariantní,
soumístnost nikoli. V Lorentzově transformaci (LT) není
invariantní ani soumístnost, ani současnost. Co je ale
invariantní, je "čtyřinterval":
ds . ds = dx . dx + dy . dy + dz . dz - c.dt . c. dt ,
tedy čtverec vzdálenosti dvou událostí, zmenšený o čtverec
vzdálenosti, kterou by světlo uletělo za dobu, která mezi
událostmi uplynula. Podrobný výklad z obrázky a fotografiemi,
na úrovni srozumitelné na střední škole je např. v
učebnici FYZIKA (Halliday, Resnick, Walker, např. PROMETHEUS,
2001), ve čtvrtém dílu - celá kapitola 38 Relativita.
Dotaz: Dokáže súčasná veda vysvetliť ako vzniká posuv pólov, precesný pohyb a prepólovanie?
(jaroslav)
Odpověď: To je několik otázek dohromady, ale s každou z nich si
dovedeme celkem uspokojivě poradit, až na jistý drobeček,
který zmíním nakonec. 1) Posuvem pólů zřejmě myslíte posuv
magnetických pólů vůči zemské ose (= ose, kolem Země
rotuje). Tady je hlavní problém, že nevíme jednoznačně,
jakým mechanismem vzniká magnetické pole Země. 1a) Má se
zato, že hlavní přínos mají proudící žhavé (tekuté a
vodivé) části uvnitř Země. V magnetohydrodynamice se
odvozují okolnosti, za kterých se počáteční magnetické
pole ve vodivé kapalině "strhává" s ní, jako by v
ní zamrzlo. Ovšem o tom, jak a proč v hloubce pod námi
proudí ty žhavé masy, je nesnadné něco přímo zjistit. 1b)
Ví se, že sice je jádro Země železné (a niklové), ale že
toto není příčinou zemského magnetismu. Železo je totiž v
jádře při teplotách mnohem vyšších než Curieova teplota,
čili nemůže být feromagnetické. 1c) Svůj podíl na
magnetickém poli Země mají i v podstatě stálé elektrické
toky v ovzduší způsobované bouřkami.
Na druhou stranu dovedeme velice přesně sledovat magnetické
pole Země v její minulosti zkoumáním vyvřelých hornin, ve
kterých "zatuhlo" pole během chladnutí přes
Curieovu teplotu. Víme tedy o tom, že se Země v historii
přemagnetovává, a to celkem hbitě - v průměru za 1 milion
let (tj. někdy za 100 000, někdy za 10 000 000). To ovšem
neznamená, že by magnetické pole přitom vymizelo, ani že by
např. severní pól (v našem pojetí) putoval z jednoho
zeměpisného pólu po poledníku přes rovník na druhý
zeměpisný pól. On totiž sice vymizí (přechodně) dipólový
magnetický moment, ale vyšší (kvadrupólové, oktupólové)
mohou zůstat, a to i dosti veliké. Navenek se to jeví tedy
tak, jako by na Zemi bylo víc severních (i jižních) pólů na
různých místech. Zemskému magnetismu se věnují samostatné
publikace, ale je dost hezky diskutována i ilustrována v
učebnici FYZIKA (Halliday, Resenick, Walker; vydal Prometheus
2001) v kap. 29.2 (str. 747) a zejména 32.3 - Zemský
magnetismus (str. 835-6) 2) Precesní pohyb nesouvisí s magnetismem, ale
s tím, že Země je setrvačník, který se pohybuje v
gravitačním poli Slunce. Toto lze spočítat velice přesně na
hodně dlouhá období. 3) O "přepólování" jsem se zmínil
už výše.
A ten bonbónek - ani povrch Země není tuhé těleso, ale tak
trochu stydnoucí hustá kaše, která se svraskává (takhle
vznikaly Alpy anebo tak se rozpadal původní prakontinent -
Pangeia - a jeho části se později naopak vklíňovaly do
sebe). Na tomhle pohybujícím se a měnícím se povrchu žijeme
a popisujeme tyto změny - vůči čemu? no právě vůči tomu
měnícímu se povrchu samotnému. Takže můžeme popsat, jak se
dva kontinenty od sebe vzdalují (teď už to umíme i přesně
měřit lasery), ale není vlastně vůbec tak jednoduché popsat
současně všecko.
Dotaz: Můj dotaz není zase tak složitý. Mám nepodrobné tabulky. Chtěl bych vědět teplotu tání a varu bronzu.
(František Kubíček)
Odpověď: Bronz je slitina mědi a cínu. Teplota tání bronzu se pohybuje v rozmezí 935°C - 1084°C {záleží a poměru smíchání jednotlivých složek}. Teplota varu cínu je 2720°C a mědi 2880°C. Tedy hodnota varu bronzu se bude pohybovat v okoli těchto teplot.
Dotaz: Slyšel jsem, že zvuk při práskání bičem je způsoben tím, že konec biče překoná rychlost zvuku, je to pravda? (Martin Pech)
Odpověď: Ano, je to pravda. Koneček biče se pohybuje nadzvukovou
rychlostí, a proto vytvoří ve vzduchu rázovou vlnu stejného
typu, jakou vytváří nadzvukové letadlo.
Dotaz: Zajímalo by mne, zda se dá obecně říci, že tepelná vodivost látky je přímo
úměrná elektrické vodivosti. Jak je to např.s tepelnou vodivostí u ionizovaného vzduchu? Má lepší tepelnou vodivost než vzduch neionizovaný ? (Lukáš Loukota)
Odpověď: Je to pravda do té míry, do jaké je vodivost tepelná i
elektrická způsobována tímtéž médiem, tedy (volně
pohyblivými) elektrony. Tam, kde se uplatňují jiné mechanismy
vedení tepla či elektřiny, je nutno porovnávat právě tyto
mechanismy.
