Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 1493 dotazů
1483) Rychlost zvuku
10. 12. 2001
Dotaz: Kamarád se mě ptal, jaká je rychlost zvuku ve výšce 11 km. Nemám po ruce tabulky (ani nevím, zda by to tam bylo), tak jsem hledal na Internetu - (zatím) neúspěšně. Našel jsem jiné zajímavé věci, ale ne rychlost zvuku ve výšce 11 km. Není můj dotaz příliš primitivní?
(Michal Pták)
Odpověď: Rychlost
zvuku v libovolné látce závisí na její "tuhosti"
(vyjádřené například modulem objemové pružnosti) a
hustotě, čím je "tužší" materiál, tím rychleji
se vrací jeho vychýlené částice zpět (zvuk je rychlejší),
čím má větší hustotu, tím je vracení těžší a zvuk
pomalejší. Konkrétně vzvuk = (-V/r dp/dV)^1/2 = (k
p/r)^1/2 , pokud uvažujeme
adiabatické změny tlaku a objemu ve zvukové vlně (při
zvukových frekvencích se nestihne výměna tepla s okolím), k
je Poissonova konstanta, která je pro dvouatomový plyn rovna
7/5. Takže výsledně vzvuk = (1,4 p/r)^1/2 .
Tabulka rychlostí zvuku ve vzduchu
v různých výškách
Zdrojem byla tabulka "Tlak, teplota a hustota vzduchu v
různých výškách" Z MFCH tabulek (h nadmořská
výška, 1 mbar = 102 Pa)
h[m]
p[mbar]
r[kg/m3]
v[m/s]
0
1000,0
1,210
340,2
1500
834,6
1,045
334,4
5000
533,0
0,727
320,4
9000
303,3
0,460
303,8
11000
223,2
0,359
295,0
Skoro žádný dotaz není primitivní. Bylo nám potěšením
odpovídat.
Dotaz: Prosíme o odpověď na otázku, proč se v balónku, z něhož uniká vzduch, zvyšuje tlak ?
(Martin Tobiáš)
Odpověď: Dříve, než se podíváme na balónek, podívejme se na bublinu. Bublina je tvořena blánou, která má jisté povrchové napětí s. Tlak v bublině závisí na poloměru R bubliny vztahem p = 4 s / R, jak se snadno odvodí ze skládání sil povrchového napětí s uvážením dvou povrchů bubliny (vnitřního a vnějšího).
Tedy v bublině je opravdu větší tlak při menším poloměru.
Balónek ale nemá konstantní povrchové napětí. Napětí gumy balónku závisí na tom, jak moc je nafouknutý, předpokládejme pro jednoduchost, že lineárně na natažení: 2 s = konst. R, z toho plyne tlak v gumovém balónku p = konst.! Reálná guma se asi takhle jednoduše chovat nebude. Zatímco my tu budeme hledat odpověď u kolegů, kteří rozumí polymerům, navrhujeme Vám, abyste změřil, jak v reálném balónku závisí tlak na poloměru. Nejsnazší by asi bylo použít průhlednou hadičku s vodou jako tlakoměr při nafukování. Pošlete nám prosím výsledky.
Dotaz: 1. Slyšel jsem, že při pohledu z letícího letadla je vidět duha ve tvaru uzavřeného kruhu. Co je na tom pravdy?
2. Jaké je největší (resp. nejmenší) prakticky použitelné číslo? (např. číslo udávající počet částic ve vesmíru) (Václav Voráček)
Odpověď: 1. My nelétáme
tak často, abychom ji viděli na vlastní oči. Poletíte-li ale
poblíž vhodného závoje deště a bude-li svítit sluníčko z
druhé strany letadla, měl byste opravdu vidět duhu v podobě
uzavřeného kruhu charakterizovaného vrcholovým úhlem asi
42°.
Vysvětlení vzniku duhy a dalších atmosférických úkazů
můžete najít na stránkách Tomáše Tržického: http://www.astro.cz/projekty/ukazy/duha.htm#kanimaci
Další zajímavé články týkající se této problematiky najdete na: http://dir.seznam.cz/Veda/Fyzika/ 2. Odhad celkové hmoty viditelné vesmíru je 1023 Slunečních hmot, tj. asi 1081 nukleonů, nezanedbatelná je ale i neviditelná hmota (viz např. pěkný článek http://www.sciam.com/specialissues/0398cosmos/0398peebles.html
Za nejmenší prakticky použitelné číslo považuji nulu! Jinak třeba nejmenší rozměr ve světě bezprostředně kolem nás by mohl být třeba poloměr elektronu, který je podle rozptylových experimentů určitě menší než 1018 m (to je asi tisíckrát méně než poloměr protonu).
Dotaz: Kde začíná a končí duha? Čím se řídí její zakřivení a je vždy a všude
stejné? (Petr)
Odpověď: Z letadla lze vidět - máte-li ovšem to štěstí být právě ve správný
okamžik na správném místě - celou duhu jako úplnou kružnici, v jejímž
středu je stín letadla. Vždy je to tak, že střed duhy, Vaše oko a Slunce
leží na přímce. To, že obvykle vidíte (na louce) jen oblouk a ne celou
kružnici, je dáno tím, že "dole" prostě nejsou v příslušném směru kapky
vody, na nichž duha vzniká. Díváte-li se z vrcholu kopce do údolí, kde
je duha, vidíte z kružnice podstatně víc. Duha má vždy tvar kousku (nebo
kousků) kružnice. Duh může být současně i více; další jsou pak způsobeny
vícenásobným odrazem uvnitř kapky vody, v níž vlastně duha vzniká.
Podrobný výklad je v každé učebnici fyzikální optiky; je také v učebnici
FYZIKA (Halliday, Resnick, Walker) ve 4. dílu, spolu s fotografiemi a
podrobným rozborem i dalších podobných jevů.
Dotaz: Proč při odvozování rovnice pro dilataci času je podmínkou, aby světelný
paprsek kmital kolmo k vektoru rychlosti pohybu jedné soustavy vůči druhé?
Když paprsek kmitá třeba rovnoběžně s vektorem rychlosti, vyjde něco jiného,
ale pokud ještě vezmu v úvahu kontrakci délek a dosadím to do této rovnice,
vyjde dilatace času. Myslím si, že invariance světla způsobuje deformaci
prostoru a nebo deformaci času, ale nikdy ne obodvoje najednou, čili myslím,
že ten hezký kompromis mezi časem a prostorem, který provedl Einstein je
trochu zbytečný. Prosil bych podrobnější odpověď. A ještě bych se chtěl
zeptat, jak Einstein došel k závěru, že čas a prostor spolu "žijí" v
kontinuitě? (Martin)
Odpověď: Přece jen si myslím, že jste se ještě vnitřně nesmířil s teorií
relativity. Zkuste to takto: neuvažujte např. o kontrakci délek jako o
vlastnosti materiálů či světla, které se "smršťují", když se pohybují
rychle. Kontrakce délek je přirozeným důsledkem toho, že pojem
současnosti není absolutní, ale relativní (závislý na tom, z jaké
soustavy ho měříme). Stejně tak je na tom soumístnost, a tomu se nikdo
nediví: objednávka kávy a její doručení v jídelním voze proběhlo
soumístně (na tomtéž místě) z hlediska vlaku, ale nesoumístně z hlediska
železniční trati. Měříte-li délku tyče, která se pohybuje, musíte změřit
a odečíst od sebe souřadnice jejích konců, ovšem měřené oba v tomtéž
okamžiku (představte si názorně, jak by vám vyšla tyč delší, kdybyste
její konec měřil dřív než začátek, a naopak kratší, kdybyste napřed
změřil, kde má začátek, a až za chvilku kde má konec). Není pak divu, že
délka tyče vám vyjde v různých soustavách různě, když v těchto
soustavách znamená "současnost" něco jiného.
Jinak ovšem detailní rozbor Michelsonova-Morleyho pokusu je v každé
(seriózní) učebnici relativity.
A jak na to Einstein přišel? To opravdu nevím. A ani to moc nechci
vědět, protože to, co bych se dočetl o tom, co a jak si myslel někdo
jiný, by nejspíš byly dodatečně vymyšlené báchorky. (A asi by mi
nepomohly k tomu, abych se taky naučil udělat tak odvážný skok jako
Einstein.) Ještě tak nejspolehlivějším pramenem by mohl být Leopold
Infeld, fyzik a zasvěcený Einsteinův životopisec (např. Fyzika jako
dobrodružství poznání.)
