Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 1493 dotazů
960) Stabilita při jízdě na kole
27. 06. 2003
Dotaz: Co je fyzikální podstatou stability při jízdě na kole? Je nesporným faktem, že
udržet rovnováhu na kole při jízdě, a to i při velmi malých rychlostech, je
daleko snazší než v klidu, tedy při nulové rychlosti. Na druhé straně otáčivý
moment samotných kol jízdního kola při malých rychlostech, výše zmíněných,
bude asi docela malý. Podílí se na zvýšení otáčivého momentu kol
jízdního kola i hmotnost cyklistů nebo stačí našemu mozku malý otáčivý moment
samotných kol na překonání problému s rovnováhou? (Ales Vetesnik)
Odpověď: Příčinou je vlastnost roztočeného kola, které, pokud na něj nepůsobí síly,
udržuje osu své rotace stále ve stejném směru a nemění ani rychlost.
Tato vlastnost roztočeného kola, jakýsi “odpor” ke změně způsobu rotace
trochu připomíná setrvačnost puku letícího po ledě, který na rovném ledě
prakticky nemění směr a velikost rychlosti svého pohybu, pokud na něj ovšem
nepůsobí síla - např. hokejka brankáře. Jestliže u puku mluvíme o jeho
setrvačnosti, u roztočeného kola bychom asi mohli mluvit o
“rotační setrvačnosti”.
Celý článek o stabilitě na jízdním kole si přečtete zde .
Dotaz: Já bych se chtěla zeptat, jak vzniká fatamorgána? (monika)
Odpověď: Vzduch i v plném slunečním světle se nezahřívá přímo světlem, které skrz
něj prochází, ale nepřímo, o látky, které světlo pohlcují, tím se
zahřejí a od nich se zahřeje i vzduch. Těsně nad prohřátým povrchem země
(v našich podmínkách úplně stačí asfaltová silnice rozpálená sluncem) se
tedy velice zahřeje vzduch, roztáhne se, zřídne a má nižší index lomu
než ten chladnější nad ním. Při přechodu světelného paprsku letícího
šikmo dolů ze studeného do teplého vzduchu se tedy paprsek láme od
kolmice, tj. stává se méně šikmým a může se tak i otočit směrem vzhůru.
To ovšem znamená, že hledíce do dáli na zem, vidíte nikoli zem, ale
oblaka - resp. zdá se vám, že je na silnici kaluž vody, na které by se
to světlo odráželo. Když ovšem přijedete blíž, vidíte, že se žádná kaluž
nekoná a že je tam země vyprahlá stejně jako vy...
Dotaz: Zajímalo by mě z čeho je složen proton? Popřípadě z čeho jsou další
elementární částice? V podstatě mi jde o to co je to za hmotu a jak vlastně
vypadá? (Miloš Pařízek)
Odpověď: Stručně lze říci, že proton je složen z kvarků.
V současnosti známe šest kvarků, které se liší nábojem, hmotností
a dalšími vlastnostmi.
náboj
Kvarky
2/3
Up
Charm
Top
-1/3
Down
Strange
Botton
(náboje jsou uváděny v násobcích absolutní hodnoty náboje elektronu)
Existuje celá spousta částic (tzv. baryony, řecky
βαρυοσ - těžký), které se skládají
ze tří kvarků: proton je složený z kvarků uud, neutron z ddu
apod. (zkuste si sečíst náboje těchto kombinací, sedí s náboji protonu a neutronu!)
Vedle toho existují částice zvané mezony (řecky
μεσοτρον - střední, podle toho, že
mají hmotnost mezi hmotností protonu a elektronu),
které lze vysvětlit jako kombinace kvarku a antikvarku,
například pion π+ jako u anti-d.
Částice složené z kvarků obecně nazýváme hadrony (řecky
'αδροσ - silný, neboť jsou citlivé
na silnou interakci), známe jich dnes stovky a
liší se obsahem kvarků a tím, jak se uvnitř kvarky "hemží".
Jak jsme zjistili, z čeho se proton skládá? To lze provést například v
experimentech, kdy ostřelujeme proton elektrony. Proton se choval jako
objekt složený z více částic, od kterých se elektron odrážel.
Vedle částic složených z kvarků jěště známe další, kam patří i známý elektron,
a souhrně je označujeme jako leptony (řecky
λεπτοσ znamená lehký). Jde o elektron a
jemu podobné částice mion a tauon (jakési těžší varianty elektronu) a
neutrina, velmi lehké částice bez náboje.
náboj
Leptony
0
νe
νμ
ντ
-1
elektron e
mion μ
tauon τ
Za elementární částice dnes považujeme právě kvarky a leptony, které se v
experimentech zatím jeví jako bez další vnitřní struktury.
Další elementární částice jsou ty, které zprostředkovávají interakce mezi
částicemi, jde o foton, bosony W, Z a gluony.
Pro další informace se podívejte do sekce Atomy, jádra, částice v naší
Odpovědně, případně si zde vyhledejte pojem "kvarky".
Dalším užitečným zdrojem je populární
text o standadním modelu mikrosvěta od J. Hořejšího.
Pěkná je též knížka Pan Tompkins stále v říši divů od George Gamowa,
jejíž nové vydání doplněné Russelem Stannardem se zabývé též částicovou fyzikou.
Dotaz: Existují reálné kapaliny, které mají tlak par roven tlaku vakua? Tedy, že
škrcením jejich průtoku za žádných podmínek nedojde ke kavitaci. Pokud ano,
patří k nim např. VGO (Vacuum Gas Oil)? (Jaroslav Habán)
Odpověď: Myslím, žejde o neporozumění. "Tlak vakua" je samozřejmě 0, podle definice
vakua; to by asi doslovně možné nebylo. Prakticky by tedy šlo o kapalinu,
jejíž tlak par je za zamýšlené teploty zanedbatelný. Tomu by asi nejlépe
vyhovovaly oleje užívané ve vakuové teplotě.
Ovšem kavitace je způsobena tím, že pod vlivem velkého a náhlého
gradientu sil a tím i rychlostí se kapalina "roztrhne", tj. vzniknou v ní
dutiny. Jejich vznik nesouvisí s tím, že vzápětí poté se do tohoto
"bublinového vakua" vypařuje okolní kapalina. Myslím, že (rovnovážné)
napětí par nad kapalinou mnoho neřekne o jejím chování při prudkých
změnách, které jsou příčinou kavitace.
Dotaz: V učebnici fyziky pro gymnázia - Fyzika mikrosvěta tvrdí, že všechna silová
působení ve vesmíru lze popsat pomocí 4 elementárních interakcí - elektromagnetické,
gravitační, silné a slabé. Když postavíme kuličku na stůl, tak aby byla v
klidu a potom do ní cvrnkneme, působíme na ní silou. Jak lze tuto sílu popsat
pomocí daných 4 interakcí? (Uvedenou situaci beru pouze jako modelový
příklad, při popisu mnohých podobných problémů nevidím souvislost mezi
výslednou silou a základními silovými interakcemi. (Jirka Hamous)
Odpověď: Slabá a silná interakce se uplatňují rozumně jen v mikrosvětě: schematicky
řečeno, drží pohromadě některé "elementární částice", např. neutron.
Vedlejším projevem silné interakce (držící pohromadě neutrony a protony)
drží pohromadě atomové jádro. S nimi se tedy obvykle přímo nesetkáváme.
(Mluvíme raději o obecnější interakci = vzájemném působení, než o silách,
protože "síla" už znamená popis vektorovou veličinou, a tím i v rámci
klasické teorie.)
S gravitací se známe docela důvěrně, a víme, za co může a za co ne.
Vše ostatní (tření, tuhost, pružnost, chemická vazba atd.) padá na vrub
elektromagnetické interakci - té, která drží pohromadě atomy (z jádra a
elektronů), molekuly (z atomů) a tělesa (z molekul). Tu je však nutno
použít v celkovém rámci nikoli klasické mechaniky, ale kvantové (podle
klasické teorie by neexistovaly nabité útvary, stabilně se držící jen svými
elektromagnetickými, případně gravitačními silami). Tedy:
Můj prst drží pohromadě (stabilní velikost daná rovnováhou
elektromagnetických sil držících pohromadě mou kůži a moje svaly).
Cvrnknu-li, měním "chemickou energii" (tj. vnitřní energii danou chemickými
vazbami - sdílení elektronů, tedy opět elmag. interakce) v mechanickou
(pohyb špičky prstu). Při srážce se kulička prakticky nezdeformuje, ale můj
prst ano - stlačí se, poté se ze stlačení "dopruží" do původního tvaru a
urychlí tím kuličku. Jak stlačení, tak restituci zajišťují tytéž elmag.
síly, které drží pohromadě mé svaly a kůži.
