Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 1493 dotazů
1487) Kontrakce délek
Warning: Undefined variable $dt in /srv/web/fyzweb.cz/odpovedna/index.php on line 139
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.)
Warning: Undefined variable $dt in /srv/web/fyzweb.cz/odpovedna/index.php on line 139
Dotaz: Michelson-Morleyho experiment. Otazka: Dlhsiu dobu prevadzam meranie
Michelsonovym interferometrom, z nameranych vysledkov som zistil, ze pre
vsetky merania s tymto interferometrom plati Snellov zakon. V slavnom
Michelson-Morleyho experimente je v matematickom vyjadreni pre pohyb
svetelnych lucov v ramenach interferometra ignorovany Snellov zakon . Snellov
zákon definuje, rýchlosť svetelných lúčov v hmotnom prostredí ako c/ n , kde
n je indexom lomu svetla hmotného prostredia . Vo výpočte pre posun
interferenčných prúžkov je nesprávne udávaná rýchlosť svetelných lúčov v
ramenách interferometra ako c , čo je rýchlosť svetla vo vákuu. V
Michelson-Morleyho experimente sa v ramenách interferometra vákum nenachádza.
Michelson - Morleyho experiment bol meraný vo vzduchu, preto svetelné lúče v
obidvoch ramenách interferometra sa pohybovali vo vzduchu. Vzduch v obidvoch
ramenách interferometra je v kµude voči interferometru, preto rýchlosť
svetelných lúčov voči interferometru je v obidvoch ramenách c/n. Rýchlosť
pohybu interferometra voči zdroju svetla nemá vplyv na rýchlosť svetelných
lúčov v ramenách interferometra, lebo rýchlosť svetelných lúčov v obidvoch
ramenách interferometra je určená len indexom lomu svetla vzduchu v ktorom sa
svetelné lúče pohybujú. Posun interferenčných prúžkov pri otočení
Michelsonovho interferometra o 90 stupňov nenastal, lebo rýchlosť svetelných
lúčov voči interferometru je v obidvoch ramenách konštantná c/n, po celú dobu
otáčania interferometra. Je potom kontrakcia dĺžok v smere pohybu tak ako ju
definoval Lorentz kontraktačnou hypotézou pre Michelson – Morleyho
experiment správna ? (Jozef Babiak)
Odpověď: Pane Babiaku,
velice jste mne svým dotazem potěšil (a jak doufám, potěším velice i já
Vás svou odpovědí). Potěšilo mne totiž, že jste si všiml skutečnosti,
která je sice - když o ní víme - jasně na očích, ale přitom - když o ní
nevíme - si ji zpravidla ani neuvědomíme: že totiž pracovat v evakuované
trubici by bylo další technickou komplikací už tak jemného pokusu. A teď
ta potěšující odpověď: I když přesně vzato má světlo ve vzduchu rychlost
jinou než ve vakuu, na průkaznosti M-M pokusu to nic nezmění. Proč?
Lze samozřejmě opakovat všechny teorie tohoto experimentu a všude
užívat c/n místo c; dostali bychom nové vzorce pro posuv proužků
odpovídající příslušné teorii. Nejjednodušší je ale uvážit, že z teorie
relativity plyne, že k žádnému posuvu proužků nemůže dojít (jinými
slovy, že posuv je roven nule). Potom je zřejmé, že toto platí i tehdy,
šíří-li se světlo jinou rychlostí než oněch 299 792 458 m/s, samozřejmě
za předpokladu, že tato rychlost je stejná ve všech směrech (tj. že
vzduch je izotropní). Je-li tedy nulový posuv proužků v M-M pokusu i při
pokusu prováděném ve stojícím vzduchu, je to potvrzením všech teorií,
které počítají se světlem ve vakuu v tomto pokusu.
Bylo by také možno provádět celý pokus např. ve vodě, tedy s rychlostí
světla podstatně nižší než ve vakuu; opět by nemělo dojít k posuvu
proužků, protože voda je izotropní. Samozřejmě by voda musela během
pokusu vůči aparatuře stát, jinak by směr jejího pohybu byl
"privilegovaným směrem". Pohyb světla v proudící vodě byl samozřejmě
také experimentálně ověřován, viz. Fizeauův "strhovací koeficient".
Samozřejmě že teorie relativity ho vysvětluje taky, a mnohem
jednodušeji: prostě Lorentzovou (a ne Galileovou) transformací do
systému spojeného s pohybující se vodou.
Warning: Undefined variable $dt in /srv/web/fyzweb.cz/odpovedna/index.php on line 139
Dotaz: Vím, co je Faradayova klec, vířivé proudy a skinefekt, jak se stíní cívky v
přijímačích a vysílačích. Jsem nadšený bastlíř i v oblasti vf techniky.
Domníval jsem se, že např. uvnitř plechové krabice se zavřeným a dobře
těsnícím víkem /železný pocínovaný plech cca 0.5mm tl, rozměry 10x5x5cm/.
nebo uvnitř hrnce na zavařování uzavřeném dokonale těsnící poklicí prakticky
nemůže existovat elmag. pole okolo 1 GHz. To až do okamžiku, než jsem tam
strčil mobil a zavolal na něj. Ozval se dokonce i tehdy, když jsem plechovou
krabici strčil do plechové skříně a zavřel dveře. Moc prosím, než půjdu
vrátit diplom, řekněte mi prosím, o kolik se zeslabí elmag. pole např. pro
jednoduchost uvnitř koule o r=10 cm, např. měď 0,5 mm nebo přibližný obecný
výpočet pro útlum E, H. (svaty)
Odpověď: Diplom nevracejte, co by s ním chudáci na škole dělali . Kromě toho
tato partie - absorbce elektromagnetických vln v hmotném prostředí s
vodivostí a disperzí - není nijak zvlášť jednoduchá; jen se podívejte
např. do klasické literatury Stratton J.A., Electromagnetic theory
(vyšla i v českém překladu v SNTL).
Jinak jste mne inspiroval: dal jsem svůj mobil do plechové krabičky od
Douwe Egberts a zavolal jsem si - a ejhle, krabička bručela (užívám
vibrace). Takže jsem ho vyndal, krabičce nahoře na delších stranách
vyhnul stěny ven, aby lépe pružily a dosedaly těsně k víku, a bylo
vystaráno: UŽIVATEL JE DOČASNĚ ODPOJEN. ZAVOLEJTE PROSÍM POZDĚJI.
Ponaučení je asi jasné: spíš než průchod vln prostředím s konečnou
vodivostí se uplatnil průchod vln otvorem. Nemám s sebou alobal, zkusím,
jak stíní on - tam snad by šlo předpokládat, že to zabalím tak, aby
mezery nebyly. (železná skříň dost určitě někde o nějaký ten milimetr
netěsní, nemáte-li doma právě trezor. A pozor, k průchodu vlny stačí i
zalomený "vlnovod", nemusí tedy být do skříně rovnou vidět!) Jinak
frekvence 900/1800 MHZ, které se užívají, dávají délku vlny cca 15/30
cm. Útlum ve vodiči má průběh exponenciální, ale na druhou stranu
vysílače jsou tak silné a přijímače tak citlivé, že např. zeslabení
e-10 =5.10-5 není nic tak strašného.
Warning: Undefined variable $dt in /srv/web/fyzweb.cz/odpovedna/index.php on line 139
Dotaz: Bylo by možné využití ohřevu vody mikrovlnami i pro ohřev vody v bojleru nebo
pro vytápění. Bylo by to energeticky úspornější než přímý ořev el. spirálou? (Radka Valová)
Odpověď: Možné by to samozřejmě bylo, ale energii tím přímo ušetřit nemůžete: na
ohřátí l kg vody o 1 st.C potřebujete prostě těch 4200 J, a vemte si je
kdekoliv - míň toho nebude. Naopak, je-li to složité, lze spíše
očekávat ztráty vedoucí k tomu, že se bokem ohřeje i něco, o co nestojíme.
Úspornost mikrovlnky spočívá hlavně v tom, že selektivně ohřívá to, co
mne zajímá, totiž molekuly vody (které jsou v potravě) a ne ostatní věci
kolem, které do žaludku dávat nebudu.
Warning: Undefined variable $dt in /srv/web/fyzweb.cz/odpovedna/index.php on line 139
Dotaz: Proč je index lomu světla různý pro různé barvy (na tom stejném rozhraní mezi
prostředími)? Je rychlost šíření světla prostředím ovlivněna vlnovou délkou?
A jestli ano, tak proč? (Jan Toušek)
Odpověď: Je to tak. A je velmi zajímavé (a vůbec ne jednoduché) rozebrat, proč
je vlastně rychlost světla v hmotném prostředí jiná než ve vakuu.
Jakmile zjistíme, proč je jiná, pak už tolik nepřekvapí, že je "jinak
jiná" pro různé frekvence.
Mechanismus šíření světla v hmotném prostředí je takový: prostředí
sestává z kladně i záporně elektricky nabitých částic, které mají úhrnný
náboj (prakticky) nulový a jsou víceméně v dynamické rovnováze. Můžeme
si představit, že elementární části látky jsou elektrické dipóly (např.
kladné jádro + záporné elektrony kolem). Dopadne-li na látku světlo, pak
z mikroskopického hlediska přišlo střídavé elektromagnetické pole (vlna)
o frekvenci f. Dipól je nucen pod vlivem elektrického pole kmitat (a
měnit svůj elektrický moment), protože na zápornou část působí opačná
síla než na kladnou (rozměry dipólu jsou mnohem menší než vlnová délka
světla). Ovšem pokud elektrický dipól kmitá, pak vyzařuje
elektromagnetické vlny stejné frekvence, jakou kmitá (Rayleighův rozptyl
- NIKOLI Comptonův, kde vyzařuje frekvenci jinou než přijal). Je to tedy
jakési "pošli to dál", ale s jistým zdržením: dipól je tvořem hmotnými
(nabitými) částicemi a ty mají samozřejmě jistou setrvačnost. Nakonec to
dopadne tak, že rozkmitaná látka vyzařuje vlny, které se skládají s
dopadající vlnou a ustáleným výsledkem je to, že se dopředu šíří nová
vlna téže frekvence, ale pomaleji. (Tedy v látce s jinou vlnovou délkou
než ve vakuu.) Jakmile přijmete tento rozbor, pak vám nebude moc divné,
že to "zdržení" bude pro různé frekvence různé (tomu se říká disperze
světla) v závislosti na vnitřní struktuře látky, na vlastních
frekvencích částí tvořících látku apod.
