FyzWeb  odpovědna

Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!


nalezeno 11 dotazů obsahujících »kmitat«

4) Pochodování na mostě05. 12. 2005

Dotaz: Dobrý den, mám takový dotaz: jaký vliv má pochod a jaký nestejnorodá (rozvolněná) chůze více lidí na nosník na dvou podporách (lávku či most)? Mám o tom svoji představu, ale rád bych slyšel slovo odborníka. Díky zas odpověď. J.S. (Jan Spáčil)

Odpověď: Pro každé těleso existuje frekvence (tzv. vlastní frekvence), na které je ochotno kmitat snáze, než na frekvencích ostatních. U mostů se díky rozměrům, tavru a použitým materiálům může stát, že tato frekvence bude blízká frekvenci pochodujících lidí. Pochodováním o příslušné frekvenci pak lze takový most snadno rozkmitat... a bude-li pochodovat dostatek lidí, není vyloučeno, že budou mostu nárazy svých nohou předávat dostatečnou energii na to, aby se výchylky kmitů zvětšovaly a v krajním případě došlo k narušení či dokonce zřícení mostu. Při rozvolněné chůzi se vám most rozkmitat nepodaří, neboť zde jakoby se každý pokoušel rozkmitat most s jinou fází a frekvencí - "příspěvky" jednotlivých chodců se navzájem (téměř) vyruší.

Nebezpečí však mostům nehrozí jen od pochodujících lidí. Je-li most nevhodně navržen, může jej rozkmitat třeba i silný vítr. Nejznámější je asi případ pádu mostu 7. 11. 1940 v Tacoma Narrows.
(Jakub Jermář)   >>>  

5) Torzní tyč23. 02. 2004

Dotaz: Potřeboval bych vysvětlit, co je to torzní tyč a jaké je její praktické využití. Děkuji. (Marek Bukáček)

Odpověď: Torzní tyč je zpravidla kovová tyč, pružná na zkrut. Používá se např. jako pérování u některých vozidel. Princip pérování pomocí torzní tyče byste si mohl představit zjednodušeně jako vodorovně položené L upevněné na dlouhém konci (to je torzní tyč) s kolmo napíchnutým kolem na druhé kratší nožce. Kolo pak může kmitat, jako by bylo na péru.
(M.Rojko)   >>>  

6) Mechanický model napětí, zesilovače a střídavého proudu23. 01. 2004

Dotaz: Prolétl jsem články o elektřině a magnetismu, ale to co jsem hledal, jsem nenašel. Vždy se dovídám dogmata.
1.) Tak např. vždy používáte el. napětí. Do obvodu musíme zavést el. napětí, aby mohl téct proud. Ten ale téct vůbec nemusí.. tomu nerozumím, co je tedy el. napětí, resp. jak si ho představit (a to na molekulární úrovni - pokud tak lze).
2.) V učebnici Elektřina a magnetismus pro střední školy je zakreslen obvod s tranzistorem - obr. "Tranzistorový zesilovač"- podobný lze nalézt i jinde (i ve skriptech elektroniky). Vždy tam je řečeno, že na výstupu je obrácená fáze napětí, ale proč to tak je? Fyzikář mi to vysvětlil tak, že jsem si připadal, jako by mi neodpovídal na otázku - asi jsem jediný, kdo tomu nerozumí. U tohoto obvodu nerozumím ani vstupu, výstupu a podobným pojmům, v knize definovány nejsou.
3.) Další problém je s představou střídavého proudu. Kudy jdou elektrony případně díry? U stejnosměrného je jasně dané, kde je + a kde -, ale střídavý, chvíli jde do obvodu na obě strany + a pak zase -. Byl bych rád, kdyby jste mi pomohli v tom udělat jasno. (Liam)

Odpověď: K 1. otázce: Co je to napětí?
Než napíši obecnou odpověď, popíši něco obdobného v mechanice. Kolem Země je gravitační pole. Když umístím 10 m nad podlahu kilovku, bude v tom místě mít jinou potenciální energii než na podlaze. Rozdíl bude 100 J. Mohli bychom říci, že mezi těmi místy (i když tam žádné kilovky nebudou) je "mechanické napětí" 100 J/kg. Toto "mechanické napětí" charakterizuje ROZDÍL STAVŮ mezi těmito dvěma místy gravitačního pole. Nic "molekulárního" si představit k tomu nedovedu, to co jsem popsal, platí i kdyby kolem Země bylo vakuum. Dosaďte místo Země nabité těleso, místo kilovky nabitou kuličku jednou blíž a jednou dál a opět můžeme říci, že v těchto dvou bodech bude mít nabitá kulička rozdílnou potenciální elektrickou energii, rozdíl těchto energií přepočtený na 1 coulomb, tj. třeba 6 J/C, což je ve voltech 6V. Je to "elektrické napětí" mezi těmito dvěma místy pole. I zde charakterizuje elektrické napětí ROZDÍL STAVŮ mezi dvěma místy elektrického pole. (Svým žákům vždycky říkám, že když ukazují na nějaké napětí, potřebují k tomu dva prsty, aby ukázali ta dvě místa) Nic "molekulárního" si tomu představit opět nedovedu, to co jsem popsal platí i když je to elektrické pole ve vakuu. To napětí mezi dvěma místy vodiče se dá vytvořit různé, připojením článku, pohybem magnetu v okolí, atd.

Ke 2. otázce: Co znamená opačná fáze napětí na vstupu a výstupu zesilovače?
Opět to zkusím s mechanickou analogií. Představte si spojitou nádobu tvaru písmene U s vodou, kde pravé rameno bude mít velký průřez a levé malý, něco jako kropicí konev. Když pustím do konve nějaký "vstupní signál" - v širokém rameni budu například pajtlovat pístem 1 cm dolů a 1 cm nahoru od rovnovážné polohy, bude "mechanické napětí" mezi rovnovážnou polohou a okamžitou polohou kmitat od 0 J/kg do -0,1 J/kg (píst dole) k 0 J/kg (píst při návratu uprostřed) až k +0,1 J/kg (píst nahoře). V sousední úzké rouře (tj. "výstup zesilovače" dejme tomu s plochou průřezu 10krát menší) bude voda kmitat 10 cm nahoru a 10 cm dolů, tj. s vyšším napětím , které bude kolísat nejdřív nahoru od 0 J/kg k + 1 J/kg , potom přes nulu dolů k -1 J/kg atd. Tento zesilovač pracuje s desetinásobným zesílením, vstupní signál má opačnou fázi než výstupní (když jde píst v konvi dolů, stoupá hladina v úzké rouře nahoru a obráceně). Co je vstup, plyne ze znalosti českého jazyka. Vstupem může např. být napětí z mikrofonu, které přivádím na vstupní svorky zesilovače, výstup je napětí, které ze zesilovače přivádím třeba na svorky reproduktorů.

Ke 3. otázce: Jak si představit střídavý proud?
Do třetice s mechanickým modelem. V hadici, ve které jsou oba konce napojeny na vstup a výstup čerpadla, proudí voda stejnosměrně kolem dokola. Teď elektromotorek toho čerpadla budu krmit tak, aby chvíli čerpalo zleva doprava a potom zprava doleva. Vodní proud poteče chvilku doleva, chvilku doprava. Proud bude střídavý, ovšem ne sinusový ale zhruba obdélníkového průběhu. Sinusový průběh vodního proudu bychom mohli v této trubici docílit třeba tak, že bychom čerpadlo odstranili, konce propojili a po kusu hadice jezdili sem tam sinusově (jako při kývání kyvadla) válečkem na nudle. Z mikrofyzikálního pohledu (opět velmi primitivního) na elektrický proud doplňuji, co už jednou v Odpovědně zaznělo.
Opakuji: "Nositele nábojů ve vodičích, tj. elektrony v kovech, ionty v kapalinách a plynech a elektrony a "díry" v polovodičích opravdu cestují, jak je elektrické pole žene, !!!!kolem dokola!!! v uzavřeném obvodu (odstartují najednou). Samozřejmě po sepnutí obvodu se nechovají jako účastníci májového průvodu, kteří udělají vpravo vbok a jdou ukázněně směrem, kterým je žene pole, ale spíše tak jak naznačuji svým žákům modelem: Nositelé nábojů představují hemžící se mravence v mraveništi, kde vytvořím pachové pole tím, že na jednu stravu mraveniště dám lákavý med a na druhou něco smradlavého (otevřu tam třeba lahvičku se čpavkem). Tím mezi těmito dvěma body bude "smradové napětí". Díky smradovému poli hemžení neustane, nebude ale zcela souměrně chaotické (středová rychlost nebude 0), ale bude trošičku převládat směr rychlosti mravenců k medu. Kam pocestují, tj. jaký je směr proudu, když smradové pole vyměním, je snad jasné. Samozřejmě mohu to smradové pole střídat a proud mravenců pak bude střídavý."
Ve vodiči je to chaotické hemžení částic - nosičů náboje velmi velkou rychlostí, závislou na teplotě, ta usměrněná rychlost (složka rychlosti) je ve srovnání s tím strašně prťavá, závislá pro daný vodič mj. na napětí mezi jeho konci.

(M.Rojko)   >>>  

7) Proč jsou látky průhledné?04. 06. 2003

Dotaz: Dokázal již někdo přijatelně vysvětlit proč jsou některé látky průhledné a průsvitné? Jak procházejí fotony hmotou? Nezdá se mi, že by šlo o postupné předávání vlnění z čelní plochy skrz až na plochu výstupní. Dopadající fotony přece nemají takovou energii, aby dokázaly rozkmitat celou tlošťku a navíc (u látek průhledných) bez zkreslení. Jak to ty fotony dělají? (Pavel Dombrovský)

Odpověď: Vaše formulace se mi zdá být zatížena takovou "materiální" představou fotonů jako kuliček z něčeho zformovaných - třeba střel, které si mají prorazit cestu "nepřátelským územím". Ale tomu tak není. Realitě je stejně blízká představa, že foton je pomluva, která se šíří mezi lidmi - vzruší je (rozkmitá je), oni ji předají dál, a zapomenou na ni. I toto je samozřejmě jen příměr.
Chcete-li hlubší fyzikální obraz, podle kterého by taky šlo něco spočítat, pak nezbyde než sáhnout po nějaké učebnici fyzikální optiky. Z hlediska kvantové teorie je to všecko jednak složitější, jednak jednodušší. Zavádíme tzv. účinný průřez pro to, abychom jednoduše popsali "velikost terče" při interakci (srážce); průběh srážky se počítá kvantově, ale o tom nemá smyslu mluvil takhle "letmo". Taky foton (coby kvantovaná elektromagnetická vlna) v látkovém prostředí je "něco jiného" než foton ve vakuu - v látce se prostě na elektromagnetických kmitech E, B "přiživí" i nabité částice tvořící látku (jádra, elektrony). Proto vychází ustálená rychlost menší než c. Rozbor přechodových jevů je dosti složitý i klasicky (viz např. Stratton: Teorie elektromagnetického pole).
Mimochodem, takové neutrino dokáže proletět Zeměkoulí s velice vysokou pravděpodobností, že se vůbec neodchýlí.
(J.Obdržálek)   >>>  

8) Proč praskne láhev?04. 12. 2002

Dotaz: Proč dojde k prasknutí láhve,zmrzne-li v ní voda? (Petr)

Odpověď: Milý Petře, Váš dotaz souvisí s roztažností látek. Určitě víte, že všechny látky jsou složeny z atomů. Když látku zahřejete, začnou atomy kmitat rychleji, jejich kmity "zabírají" více prostoru a atomy se tak od sebe vzdalují. Všechny látky se při zahřátí roztahují. Ale různé látky různě. Při ochlazení se potom naopak smršťují. Ale voda se chová jinak!!! Váš příklad to dokazuje. Led má větší objem než voda, ze které vznikl (má tedy o trochu nižší hustotu). Voda se při zahřátí z 0°C chová neobvykle. Při vzrůstu teploty z 0°C na 4°C se totiž smršťuje. Od 4°C se dále roztahuje jako všechny ostatní kapaliny. Při teplotě 4°C zabírá voda nejmenší objem, má tedy největší hustotu a je-li obklopena teplejší nebo studenější vodou, bude klesat ke dnu. Proto v zimě voda v rybnících a řekách zamrzá na povrchu, ale u dna se stále udržuje voda o teplotě asi 4°C, v níž přezimují ryby a jiní vodní živočichové. Podívejte se na web a zkuste tam najít zajímavé články o vodě.
(M.Urbanová)   >>>