Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 1493 dotazů
784) Magnetická síla a vztažná soustava pozorovatele
17. 03. 2004
Dotaz: Dva vodiče, jimiž prochází stejně orientovaný el. proud, se přitahují a magnetická síla přitahování je úměrná procházejícímu proudu, tedy trochu nepřesně "rychlosti" nosilelů náboje... Mám dvě otázky: 1.Co se stane v
případě, že spojím svou pozorovací soustavu s náboji? Zmizí síla, zmizí
magnetismus? 2.Analogicky, spojím svou pozorovací soustavu s urychlujícími se náboji, které vyzařují fotony. Budou pak fotony nebo bude "tma", resp. bude pro někoho "tma", pro někoho "světlo"? Je tedy existence fotonu určená soustavou
pozorovatele? (PK)
Odpověď: Odpovím na něco jiného a z hlediska odpovědi jednoduššího: věřím že vám to
pomůže pochopit problém lépe. (Pokud ne, tak se klidně zeptejte znova,
podrobněji.) Přenesu-li se mezi dvěma inerciálními vztažnými systémy, když v
jednom bylo jen elektrické pole, pak ve druhém bude vedle (trošku změněného)
elektrického pole také pole magnetické. (Přenos musím popsat relativistickou
Lorentzovou transformací, nikoli klasickou Galileovou.) Proto se také mluví vždy
o elektromagnetickém poli, majícím v daném vztažném systému složku
elektrickou a složku magnetickou. Stejně jako x-ová a y-ová složka vektoru bude
jiná ve vztažných systémech, které jsou vůči sobě natočené, a ve vhodném systému
může jedna z nich vymizet, tak také budou jiné elektrické a magnetické složky
téhož elektromagnetického pole, pozorujeme-li je z navzájem se pohybujících
vztažných systémů. Mám-li tedy např. dva elektrické náboje vůči sobě v klidu a
popisuji-li je ve vztažné soustavě, která je vůči nim v klidu, pak snadno určím
jejich vzájemnou sílu z Coulombova zákona, a nic jiného nepotřebuji. Pozoruji-li
však totéž ze systému, který se kolmo vůči nábojům pohybuje, pak vidím dva
letící náboje (letící rovnoběžně a stejně rychle, pochopitelně), které na sebe
nejenom působí elektrostaticky (jejich náboje q jsou invarianty a nemění se s
pohybem, rovněž jejich vzdálenost zůstává stejná. Navíc je tu ale magnetické
působení: pohybující se náboj je jakoby "element" elektrického proudu,
vyvolává tedy magnetické pole. A obráceně, druhý náboj se proto tako pohybuje v
magnetickém poli (prvního náboje).
Co se týče druhého dotazu, uvažujte raději o elektromagnetické vlně (světlu) než o fotonech; jimi byste tam vnášel kvantování, a to pro naše účely není podstatné. Letíte-li i statickým elektrickým polem se zrychlením, pak pozorujete záření. Problematika je složitá sama o sobě mj. tím, jakou část energie vlastně připíšu záření. (Názorně řečeno, dva obrazy záření, kde ve druhém navíc proudí energie v uzavřených kruzích, jsou nerozlišitelé.) Partie klasické elektrodynamiky popisující záření nejsou jednoduché (hesla: retardované potenciálny, Liénardovy - Wiechertovy potenciály, Hertzův dipól). Najdete je v klasické literatuře, úvod je např. v Sedlák, Štoll:
Elektřina a magnetismus (Karolinum, Praha 1993). Podrobně vysvětleny a
propočítány budou na mé webové stránce koncem dubna v Klasické elektrodynamice.
Dotaz: Zajímalo by mě, jaké jsou biologické účinky mikrovln. (Kristýna Tajovská)
Odpověď: Záleží samozřejmě na vlnové délce (resp. na frekvenci) mikrovlnného záření, kam se "strefí" s rezonancí. Pokud je to oblíbená frekvence mikrovlnné trouby 2,45 GHz, pak rezonuje s vibrací molekul vody, které se proto trhají ze svých "nadmolekul" a při opětovaném navázání se dodaná energie projeví jako jejich zahřátí. Proto také mikrovlna zahřívá specificky vodu a skrze ni vše, co vodu obsahuje. Lze si vymyslet zařízení, které by specificky ohřívalo jiné molekuly, pokud by ovšem vytvářely podobné nadmolekuly. Nevím ale, že by se to někde prakticky užívalo.
Dotaz: Na el. vysavači nejmenované značky je nápis 1400W a 750W spolu s grafickým
značením, které přisuzuje větší výkon sání a menší výkon motoru - sací síla
1400W. O čem tato informace vůbec vypovídá? Co znamená pojem sací síla vyjádřená
jednotkou Watt a jak si vysvětlovat její hodnotu převyšující hodnotu výkonu
motoru? Třešničkou na dortu je hodnota příkon motoru 750W, uvedená v technické
dokumentaci. (Standa)
Odpověď: Sdílím vaše rozpaky. Věřil bych tomu 750W, kterému rozumím (vy samozřejmě taky).
U vysavače bych nejraději viděl jednak, jaký podtlak (v Pa) dokáže vyvinout s
uzavřeným vstupem vzduchu (jakási analogie napětí naprázdno) a jakou vyvine
průtokovou rychlost (v m3/s) při plně otevřeném vstupu vzduchu (jakoby proud do zkratu).
1.) Diracova rovnice popisuje chování relativistické bodové částice se spinem 1/2 (elektronu, mionu...). Jde o diferenciální rovnici pro čtyřkomponentovou vlnovou funkci (tj. jde vlastně o čtyři svázané rovnice). Rovnici je možné upravit do tvaru, kdy všechno vytkneme před hledanou funkci, a to, co stojí před ní, se nazývá Diracův operátor:
, kde
Jedná se tedy o velmi formální objekt, důležité však je, že rovnice (a tedy i tvar Diracova operátoru) určuje fyzikální chování volné částice, lze s ní i (v upravené formě) lépe popsat spektrum atomu vodíku (i když souhlasu s experimentem dosáhneme až s kvantovou teorií pole:), rovnice určuje možné stavy zkoumaného systému. Pro zajímavost můžeme uvést jeden z možných tvarů Diracových matic:
Pro hlubší pochopení je třeba přečíst si příslušnou kapitolu z relativistické kvantové mechaniky.
Dotaz: Tuhle jsme jeli s manželkou v autobuse. Seděli jsme napravo - maželka u okna a
já vedle ní v uličce. Autobus prudce zahnul doleva, a tak jsme do sebe narazili.
Manželka tvrdila, že jsem narazil já do ní. Já tvrdil opak. Kdo měl pravdu? (Michal Heřman)
Odpověď: Na řešení vašeho sporu se můžete podívat z několika pohledů:
1.) Pravdu měla manželka, protože žena má vždycky pravdu.
2.) Pravdu máte vy, protože muž má vždycky pravdu.
Obě tato řešení jsou v některých reálných situacích jediná možná, ale zřejmě vás příliš neuspokojí, protože se chcete dopátrat "objektivní pravdy". Proto nabízíme další variantu:
3.) Může za to řidič autobusu. To on otočil volantem a tím přinutil autobus změnit prudce směr jízdy. Autobus tedy zahnul doleva, ale vše, co s ním nebylo pevně spojeno, mělo tendenci pohybovat se v původním směru jízdy.
Vaše manželka
seděla u okna a měla tedy blíž ke stěně autobusu, která ji přinutila změnit směr
pohybu (kdybyste seděli ve výletním autobuse bez bočních stěn, vaše manželka by
při prudkém zabočení z autobusu vypadla). Stěna tedy donutila Vaši manželku pokračovat v jízdě autobusem, za což může být manželka stěně vděčná nebo jí to vyčítat.
Vy jste chtěl přirozeně pokračovat v
původním směru pohybu, ale autobus zatočil, stěna donutila pokračovat s
autobusem manželku a manželka donutila pokračovat s autobusem Vás. Opět jí
za to můžete děkovat nebo jí to vyčítat.
Díky principu akce a reakce jste do sebe narazili navzájem (oba můžete říci, že ten druhý do vás narazil, a budete mít pravdu), jelikož však pohyb nebyl úmyslný, jediným skutečným viníkem je řidič. (Všimněte si, že stejná situace jako mezi vámi a manželkou se odehrála mezi vaší manželkou a stěnou, nikdo se však nezačal dohadovat o tom, zda narazila stěna do manželky nebo manželka do stěny...).
Takže nakonec za všechno může řidič. Dovolíme si ale předpokládat, že
řidič nezahnul jen pro své pobavení a pak nesledoval vaši hádku v zrcátku,
ale že zahnul proto, aby zůstal na silnici nebo se vyhnul kolizi s jiným
účastníkem silničního provozu. Opět mu za to můžete děkovat nebo mu to
vyčítat. Kdybych byl ale tím řidičem a vy mi to vyčítali, vím, kam bych
Vás poslal.
