Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 1493 dotazů
1421) Frekvence záření
30. 04. 2002
Dotaz: Rád bych věděl proč u mikrovlnné trouby je frekvence záření 2,45 Ghz.
Je zvláštní, že tuto hodnotu zná hodně lidí z mého okolí, ale nikdo mi nedokáže říci, proč je to tak....
(Tomáš Martinka)
Odpověď: Milý pane kolego, je to proto, že právě tyto frekvence jsou
dobrým kompromisem pro to, aby byly tak akorát absorbovány
vodou, tuky a dalšími organickými materiály - pronikají do
hloubky několika centimetrů a tak zahřívají objemově to, co
do trouby strčíte. Mechanismus absorbce je asi takový, že
cloumáte molekulami, které jsou ale vázány k okolním. Tím
se absorbovaná energie "chaotizuje" a pokrm se hřeje.
Podívejte se na stránky http://www.howstuffworks.com/microwave.htm a zvláště na odkaz in-depth questions and
answers. Podobných stránek je moc. Jinak je to dost podobné
tomu, když si mobilním telefonem při hovoru hřejete mozek,
jen ten výkon je tak zhruba tisíckrát menší...
Na frekvenci 2,45 GHz resonují molekuly vody H2O. Voda je ale
obvykle ve tvaru "nadmolekul" typu (H2O)5 nebo (H2O)6,
protože je to energiově výhodnější. Když molekula rezonuje
a rozkmitá se, vytrhne se tím z nadmolekuly (na to je potřeba
jistá energie E). Zpětnou tvorbou nadmolekul se tato energie
zpětně uvolní, což se projeví tím, že se voda zahřeje.
Proto se vám za 12 s rozpeče rohlík (díky vodě v něm),
zatímco mikrotenový pytlík zůstane studený, a ohřívá se
spíš kontaktem s teplým rohlíkem.
Podívejte se třeba do velké barevné učebnice FYZIKA
(Halliday, Resnick, Walker), čes. překlad Prometheus,2001, do
kap. 23.9 Mikrovlnné vaření..
Dotaz: Je rozdíl mezi rychlostí ohřevu stejného množství vody o 1 stupeň (např. z 10 na 11 oproti z 20 na 21). Samozřejmě za předpokladu stejných podmínek v obou případech.
(Tomáš Sedláček)
Odpověď: Ohřev se běžně děje stykem s nějakým teplejším tělesem, plotýnkou, ponorným vařičem, plamenem apod. Přitom přenos tepla je tím intenzivnější, čím větší je rozdí topného elementu a ohřívaného tělesa. Z toho plyne, že principielně bude ohřev z 10 stupňů na 11 za daných podmínek snadnější (rychlejší), než z 20 na 21. Je ovšem jasné, že pro relativně vysoké teploty ohřívače bude tento rozdíl zanedbatelně malý. Když ale budeme držet v ruce sklenici s nápojem, aby nebyl pro pití moc studený, bude rozdíl v toku tepla měřitelný, jak si můžete sám vyzkoušet.
Dotaz: Vysvětlete, prosím, zjednodušeně princip přenosu
/vysílání i příjmu/ hlasových a textových zpráv
mobilními telefony a internetem. Jak se odlišují
signály pro jednotlivé přístroje? (Jiří)
Odpověď: Milý
kolego, velmi jednoduše řečeno, po internetu se posílají
malé balíčky dat, které jednotlivé počítače v uzlech
sítě přeposílají podle adresy na balíčku. Balíček může
obsahovat jakákoli data, tedy vedle textu zdigitalizované
povídání i jiné věci. Mobilní telefony posílaji také
balíčky zdigitalizované řeči nebo SMS, ovšem komunikují v
přesně definovaných okamžicích s nejbližší stanicí
mobilní sítě. Hromadu článků o technických aspektech
mobilní komunikace najdete na http://www.mobil.cz/mobilni_komunikace/mobilni_technologie/GSM/,
mimo jiné i popis fungování SMS (je tam několik článků o
nich, včetně detailního popisu komunikačního protokolu).
Dotaz: Jaká je potenciální energie tělesa o hmotnosti m, které leží na povrchu Země(Ep=0).
Kdybychom teoreticky provrtali Zemi od jižního pólu k jížnímu, jak by se spočítala rychlost tohoto tělesa, které by prolétalo tímto otvorem?
(Jiri Zendulka,student)
Odpověď: Potenciální energie tělesa o hmotnosti m závisí na tom, kde
zvolíme hladinu nulové potenciální energie. Když se tato
hladina volí na povrchu Země, to je případ kdy Ep=0.
Častěji se volí v podobné úvaze hladina nulové
potenciální energie v nekonečnu. V tomto druhém případě je
potenciální energie na povrchu Země záporná (těleso padá k
Zemi) a má hodnotu - G˙(m˙Mzemě)/R , kda G je
gravitační konstantaa R poloměr Země. Pokud zanedbáme změny
hustoty Země s hloubkou, působí na těleso ve vzdálenosti r
od středu Země gravitační síla koule, která je pod ním.
Síly od části Země v kulové vrstvě nad jeho úrovní se
ruší. Platí tedy pro urychlováni tělesa podle Newtonova
zákona
a = - G˙(4/3˙p˙r3˙rZemě)/r
2
a= - konstanta˙r , kde konstanta = G˙4/3˙p˙rZemě
hmotnost tělesa se vykrátila, r 2 jsme taky
vykrátili. Výjde nám tedy a = - konstanta˙r. To je typická
rovnice pro harmonický (sinusový) pohyb. Těleso by tedy
kmitalo, jako na pružině, rovnovážná poloha by byla ve
středu Země. Úhlová frekvence tohoto pohybu w =
druhá odmocnina z konstanty
Středem Země to profrčí maximální rychlostí R˙w a
pak se to zase zpomaluje až k nule na protější straně. To
vše by ovšem platilo při homogenní hustotě Země a tunelu
vzduchoprázdném. Reálnější pohled by vyžadoval znát, jak
se hustota Země mění s hloubkou. Do středu Země se zavrtat
neumíme a tak závislost hustoty na hloubce neznáme. Jestli se
to dá nějak nepřímo odhadovat nevím. Pro jistotu to ještě
posílám k poznámkám na katedru geofyziky.
Dodatek: Z hmotnosti Země 5,97˙1024
kg a R = 6 378 000 m lze vypočítat, že T = 2p/w =
84.5 min (tj, těleso se na druhé straně objeví za méně než
tričtvrtě hodiny!). Maximální rychlost ve středu Země bude
asi 2200 km/h. (MR - 10.4.2002)
Dotaz: Prečo sa Zem otáča okolo Slnka? Spomaluje sa jej pohyb okolo Slnka? Prečo je dráha pohybu Zeme okolo Slnka elipsa? (Mongi)
Odpověď: Země
obíhá kolem Slunce díky tomu, že byla uvedena do pohybu již
v okamžiku svého vzniku. Protože každá změna rychlosti
musí mít svého pachatele, a tím je jen Slunce samotné,
působení ostatních planet na Zemi je zanedbatelně malé,
mění rychlost Země jen Slunce. Od podzimu do jara, kdy je
dráha Země trošičku blíže ke Slunci se rychlost díky
směru síly Slunce vůči směru rychlosti zvětšuje. V
opačném pololetí, kdy se Země pohybuje po vzdálenější
části elipsy (Slunce je v tom "zimním" ohnisku),
rychlost Země trošičku klesá, protože Slunce ji kromě
zakřivováni dráhy trošku brzdí. Referuje o tom Keplerův
zákon ploch. Ploška určena úsečkami Země -Slunce- Země a
obloučkem dráhy (výseč elipsy) je pro daný časový úsek,
například za 1 den, stále stejná. V naší zimě, kdy jsme
blíž u Slunce je ta výseč trošku tlustší, v létě, kdy
jsou úsečky Země-Slunce delší, jsou úseky dráhy kratší.
Na rozdíl od bližších družic Země, které ještě malilinko
brzdí zbytky atmosféry, Zemi nic permanentně nezpomaluje.Tvar
dráhy závisí na tom, jakým směrem a jakou rychlostí byla
Země na svou oběžnou dráhu vykopnuta. Jistě víte, že
družice mohou být zavěšeny na téměř přesně kruhovou
dráhu kolem Země. Stejně mohl tvůrce naštelovat
počáteční velikost a směr rychlosti, aby Země obíhala
kolem Slunce přesně po kružnici. Proč to neudělal ví jen
Stvořitel sám. Můžu jen hádat že proto, že to přináší
společně se sklonem osy Země vůči rovině její dráhy
příznivé podmínky pro existenci života na Zemi.
