Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 1493 dotazů
1405) Čtvrtý prostor
12. 05. 2002
Dotaz: Zaujala mě relativistická teorie. Nedokážu si vysvětlit čtvrtý prosto (vlastně ani představit). Co tedy vlastně čtvrtý prostor je? (Štencl Petr)
Odpověď: Nehledejte v tom nic složitého. Čtvrtý prostor slouží
prostě pro další číslo - čas - který potřebujeme k tomu,
abychom se např. jednoznačně setkali s někým, o koho
stojíme. Zadáme tři souřadnice prostorové (tedy kde se
uvidíme) a jednu časovou (kdy to bude). Nesnažte si čtvrtý
rozměr představovat geometricky (jako další kolmici ke třem
osám x, y, z), to samozřejmě v našem trojrozměrném
geometrickém prostoru nenajdete. Podstatné je umět s tím
počítat (umět spočítat rychlost apod.). Pravidelný
stopadesátiúhelník si taky neumíte představit (nerozlišíte
ho od kružnice), ale přesto o něm víte všecko potřebné,
že má 150 stran, 150 vrcholů, 150x149/2 úhlopříček
atd.atd. Nákupčí objednávající ze skladu o 500 položkách
pracuje v 500-rozměrném prostoru, každá jeho objednávka je
bodem v 500-rozměrném prostoru. A taky to umí objednat.
Dotaz: V matfyz tabulkách je uváděna svislá hodnota intenzity magnetického pole Země
v našich končinách - a to 20 mikrotesla. Intenzita mg. pole se ale přece
udává v A/m. Jak vůbec vypadají siločáry mg. pole Země? (ing. R. Voráček)
Odpověď: Veličiny
intenzita magnetického pole (H s jednotkou A/m) a magnetická
indukce (B s jednotkou tesla [T]) jsou ve
vakuu úměrné veličiny (B = m0˙H) a
někdy jsou zaměňovány. Údaj 20 mikrotesla je jednoznačně
údaj o magnetické indukci.
Magnetické
indukční čáry Země: na severu je jižní pól zemského
magnetu. Proto se k němu natáčí severní pól magnetky.
(Opačné póly se přitahují, souhlasné odpuzují.
1) Hodnoty
v tabulkách udávají magnetickou indukci (T, tesla), nikoli
intenzitu (A/m). Pro označení "intenzita" jsou dva
"historické důvody" (doufám, že už brzo vyšumí):
a) dokud se užívala Gaussova soustava (cgs), bylo to jedno,
obojí se udávalo v Gaussech, a vzhledem k tomu, že
relativní permeabilita vzduchu je prakticky rovna jedné, bylo B=mu
H = H.
b) Sousloví "Intenzita zemského magnetického pole" se
chápalo tak trochu jako "Velikost ...", "Síla...",
"mohutnost..." apod.
Magnetická indukce je v různých
smyslech "důležitější" než intenzita, např. síla F
působící na náboj v elektromagnetickém poli je
F = q( E + v x B), kde q je náboj, v jeho rychlost (vektor), x
značí vektorový součin, E vektor elektrické intenzity a
B vektor magnetické indukce.
2) Siločáry mg. pole Země (ve
vzduchu nad Zemí zřejmě není rozdíl mezi směrem magnetické
intenzity H a magnetické indukce B) vypadají přesně tak, jak
znáte siločáry elektrického dipólu. Podívejte se třeba do
velké barevné učebnice FYZIKA (Halliday, Resnick, Walker),
čes. překlad Prometheus,2001, do kap. 22 a dalších.
Dotaz: Mohli byste mi jasně a přesně vysvětlit, co je a jak vzniká magnetismus? V knížkách se člověk sice dozví to, že magnetismus vzniká při pohybu elektronů nebo podobně,ale jaký je princip vzniku magnetického pole na úrovni kvantové fyziky? Taky jsem někde četl, že tu hrají určitou roli spiny elektronu, fotony apod. (Tomáš Psika)
Odpověď:
Podívejte se třeba do velké barevné učebnice FYZIKA
(Halliday, Resnick, Walker), čes. překlad Prometheus,2001, do
kap. 29 a dalších.
Stručně řečeno: 1) Formulujme otázku
nikoli "co je to magnetismus, magnetické pole" apod.,
protože slovníková odpověď typu "magnetismus je hromadné
označení pro jevy související s magnetickým polem" a
"magnetické pole je spolu s elektrickým polem nedělitelnou
součástí elektromagnetického pole" by vás těžko
uspokojila. Otázka "Co je A?" se zodpoví převedením A na
B,C,D.. která jsou známá -- nebo která pokládáme za
známá a nerozebíráme je takhle obecně (např. čas). Ptejme
se raději "jak vzniká magnetické pole, jak se projevuje, co
ho ovlivňuje apod." Pak lze říci toto: 2)
Některé elementární částice mají vlastnost zvanou
elektrický náboj, vyjádřitelnou jako celistvé násobky tzv.
elementárního náboje e. Proton má náboj e, elektron --e,
neutron 0 (tj. nemá elektrický náboj). Pro úplnost: tzv.
kvarky z nichž je mj. složen proton i neutron, mají náboje
2e/3 a --e/3, ale nevyskytují se nikdy samostatně. Náboj
soustavy je algebraickým součtem všech nábojů jejich
částí a náboj proto můžeme snadno pozorovat i na
makroskopické úrovni. 3) Částice
s elektrickým nábojem (budeme ji pro stručnost nazývat
prostě "náboj") působí na jiný náboj silou. Vykládáme
to zavedením pojmu pole:
a) náboj vytváří kolem sebe pole
b) pole se mění (šíří se jeho změny apod.)
c) je-li náboj v (cizím, nikoli jen vlastním) poli, působí
na něj síla podle vzorce F = q( E + v x B),
kde q je náboj, v jeho rychlost (vektor), x značí vektorový
součin, E vektor elektrické intenzity a B vektor magnetické
indukce. 4) Kvantová teorie a) popisuje částici i pole
stejnými prostředky, b) vystihuje skutečnost, že některé
základní charakteristiky částic (a tedy i polí) se mění
nikoli spojitě, ale po jistých dávkách -- kvantech; např.
kvantem elmg. pole je foton. Ale i částice samy mohu chápat a
popisovat jako kvanta jistých polí. Tím se vysvětluje, že
částice téhož druhu jsou v kvantové teorii navzájem
nerozlišitelné (asi jako jednotlivé koruny na vašem účtu ve
spořitelně). c) dává nám "pohybové rovnice", tj.
rovnice, jimiž se příslušná kvantová pole řídí. 5) Některé částice mají vlastnost zvanou
spin (samozřejmě rovněž kvantovanou). Ta je spojena jednak
s momentem hybnosti, jednak s magnetickým dipólovým
momentem. Cokoliv byste potřeboval vědět podrobněji či
přesněji, hledejte v (dobrých) učebnicích raději než v
(dobré) populární literatuře. (Od toho jsou totiž učebnice,
aby vám něco systematicky vysvětlily. Populární literatura
má za účel přitáhnout a udržet váš zájem, i když občas
jen ozobe ty třešničky z dortu a seriozní základ vám
nedá.)
Dotaz: Jaká je závislost sálavosti na barvě sálajícího tělesa? Jedná se mi o problém tepelného toku vystupujícího z tělesa ( např. použití různě barevných a povrchově upravených chladičů k chlazení CPU v PC ) (Martin Hliňák)
Odpověď: Závislost na teplotě udává
Planckův zákon (a upřesňuje tak Wienův zákon dříve
známý), závislost na barvě je dána tím, že pohltivost se
rovná odrazivosti. Černý tedy vyzařuje nejvíc, míru
"černosti" (sytosti pro danou barvu) lze postihnout číslem
mezi 0 (bílá) a 1 (černá).
Dotaz: Kolik asi energie ztrácí Slunce za jednotku času vyzařování? Kolik tedy ztratí Slunce energie za 10 milionů let? Změní se dráha Země? (Petr Konopásek)
Odpověď: Solární konstanta udává tok energie se Slunce plochou 1 m21
kolmo na směr záření ve vzdálenosti Země. Tu lze docela
dobře měřit, odkorigujeme-li pohlcování v atmosféře.
Z toho vychází výkon Slunce cca 4.1026 W, a to po
dobu několika miliard let. Příslušná změna hmotnosti
každou sekundu je tedy 4.1026 J/s . 1 s / (3.108
m/s )2, tedy asi tak pět miliard kilogramů. Zdá se
to dost, ale je to 5.109, tedy při hmotnosti Slunce
2.1030 kg se nemusíte moc bát. Rok má cca 3.107
s, čili Slunce za těch 5 miliard let, co tu je, zhublo o 5.109
kg. 3.107 . 5.109 = 8.1027 --
ani ne setinu své hmotnosti. (Počítám to z hlavy do
počítače, doufám, že jsem se moc nespletl.) Chcete-li
podrobnosti, podívejte se třeba do velké barevné učebnice
FYZIKA (Halliday, Resnick, Walker), čes. překlad
Prometheus,2001, do kap. 44.7 Termojaderná fúze ve Slunci a
dalších hvězdách.