Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 125 dotazů obsahujících »fyzikální«
1) Země provrtaná skrz naskrz
15. 07. 2011
Dotaz: Dobrý den, při práci s GPS jsme hledali nejdelší vzdálenost od místa
svého bydliště-tedy svého "protinožce".Ten bod se nachází
někde v oceánu u Nového Zélandu. Přitom jsme si položili otázku, na
kterou jsme měli různé teorie. Co by se stalo, kdybychom z našeho
stanoviště provrtali celou zeměkouli, až k svému "protinožci"?
Pomineme teplotu zemského jádra!Čistě teoreticky. Někteří z nás se
domnívají, že dojde k spojité nádobě - voda se dostane až na naše
stanoviště, druzí mají názor, že voda dojde k těžišti (jádru),Je tu i
názor, že voda dojde i za těžiště o hydrostatický sloupec výšky vody v
daném místě oceánu. Bereme to jen jako zajímavou dikuzi o fyzikálních
zákonech a rádi bychom věděli řešení této situace. V případě, že
nám odpovíte budeme moc rádi. Děkujeme a přejeme pěkné prázdniny. S
pozdravem Ladislav Vysloužil (Ladislav Vysloužil)
Odpověď:
Dobrý den.
Ve své podstatě vysvětlení pomocí spojitých nádob i vyrovnání hydrostatických tlaků je v pořádku, obě jsou v principu totožné. Jediné, které se mi jeví jako špatné, je to, že voda doteče "jen" k těžišti. Pokusím se podrobněji popsat své úvahy a uvidíme, nakolik se budeme shodovat :-)
Předně, Váše debata se týká již klidového stavu, kdy systém zrelaxuje do rovnováhy. Zajímavé ale je zamyslet se nad procesem, kterým se do této rovnováhy systém dostane. Kdybychom do této "nekonečně hluboké šachty" vhodili kamínek a neuvažovali energetické ztráty (tření), tak by onen kamínek konal netlumený kmitavý pohyb. Gravitační síla by působila "jako pružinka". Při pádu by se zeslabovala směrem k těžišti a po průchudu tímto rovnovážným bodem by opět nabírala na síle. Lze to nahlédnout ze situace, kdy se kamínek nachází v hloubce H pod povrchem Země o poloměru R. Gravitační urychlení zde způsobuje výhradně hmota Země koncentrovaná v kouli o poloměru (R-H). Gravitační příspěvky "slupky" nad touto koulí (tedy mezikoulí o tloušťce H) nepřispívá, neboť jeho gravitační působení se vzájemně vyruší. Toto by bylo vhodné nějak přesněji ukázat, ale myslím, že to lze alespoň odtušit.
V případě "vlití" oceánů můžeme říci, že se bude jednat o mnohem složitější pohyb, jeho základ však bude opět pohyb kmitavý, podobně, jak popisuji výše. Asi bychom měli uvažovat ztráty třením, a tak budou kmity oslabovat a systém bude relaxovat do rovnovážné polohy. Tou bude stav, kdy těžiště těchto oscilujících vodních mas se bude nacházet v těžišti Země - v rovnovážné poloze. To odpovídá stavu, kdy hydrostatické tlaky sloupce vody na jednu i na druhou stranu od rovnovážné polohy jsou shodné.
Dotaz: Proč fungují motory raketoplánu i ve vzduchoprázdnu? (David Siegert)
Odpověď: Motory raketoplánů fungují na principu fyzikálního jevu, který znáte pod
názvem 3. Newtonův pohybový zákon, zákon akce a reakce. Jak si můžete
vyzkoušet, působí-li těleso silou na jiné těleso, působí i druhé
zmíněné stejně velkou silou na první - dáme-li facku, nebolí to pouze
obdarovaného, ale i nás; odstrčíme-li se od zdi, odstrčí se i "zeď od
nás" (můžeme ji zbořit, je-li postavená např. z molitanových kostek);
nafoukneme-li balónek a potom ho pustíme, utíkající vzduch z otvoru, který
je hnán smršťující se stěnou, urychluje míček na druhou stranu.
Vystřelíme-li z pistole na kolečkových bruslích, zpětný ráz nám je
"nastartuje" a my pojedeme na druhou stranu, pryč od zastřeleného.
Podobně
fungují i motory raketoplánů. Stačí tedy zajistit, aby bylo něco
dostatečně rychle hnáno směrem "ven" z lodi a loď pojede, kam si kapitán
přeje.
To se zajišťuje různými způsoby. Existuje množství motorů,
které fungují na principu chemických reakcí. Loď si s sebou veze např.
stlačený kyslík s palivem, tekutý kyslík s vodíkem, atd. Tyto složky se
nechají zreagovat a získaná energie je použitá pro pohon lodi.
Zajímavé
ale je, že existují i jiné způsoby. Tzv. iontový motor je toho důkazem.
(Princip činnosti vysvětlím na konkrétním typu, ostatní se liší
používaným plynem, velikostmi napětí,..). Využívá atomů xenonu, který
je pro tyto účely velice vhodný - je to inertní plyn, takže nereaguje se
stěnami reakční komory, má na inertní plyn nízkou ionizační energii,
není radioaktivní,.. Atomy xenonu jsou ionizovány pomocí elektronů a potom
směrovány a urychlovány soustavou dvou mřížek, mezi kterými je napětí
kolem 1280 V. Toto napětí atomům dodává zrychlení řádově 810 až 910
m/s2, což nakonec dává rychlost částice 35 000 m/s. Díky stejnému efektu
jako například u nafouknutého balonku potom dochází ke zrychlení celé
lodi. Tyto motory mají poměrně malou tahovou sílu (udává zrychlení
řádově 10-2 m/s2), používají se proto především pro dlouhodobé mise.
Jejich nespornou výhodou je malá míra opotřebení a dlouhá životnost.
Dotaz: U města Zlaté Hory teče potok do kopce.
Jak je to možné??? (Ota)
Odpověď: V okolí města Zlaté Hory se rozkládá naučná stezka, která Vás zavede na
místo, kde "voda teče do kopce". Toto místo jsem osobně navštívila a
můžu říct, že ať jsem se dívala jak jsem chtěla, opravdu jsem byla
přesvědčená, že tomu tak je. Jak je to tedy možné, když fyzika tvrdí
opak? Protože voda je hmotná a nachází se v gravitačním poli Země, vždy
by měla (bez cizí pomoci) téci směrem dolů. Neplatí fyzikální zákony,
nebo si z nás někdo dělá legraci?
Odpověď je jednoduchá. Někdo si z nás
dělá legraci a ten někdo jsme my sami. Jde totiž o optický klam. Mozek
zpracuje veškeré okolní informace tak, že se sám přesvědčí, že směr
toku vody je určitě směrem "do kopce" (například díky vhodnému sklonu
břehu), přestože potok sám "běží z kopce".
Protože byste mi to ale
neměl věřit jen proto, že to píšu, bude dobré si to ověřit. Tu
nejtěžší práci za Vás už odvedli jiní, takže stačí, když si vezmete
mapu okolí Zlatých Hor, najdete si potok a podíváte se na vrstevnice, kudy
že to vlastně doopravdy teče.
Dotaz: Dobrý den, Panuje obecné povědomí o tom, že při čelním nárazu dvou
protijedoucích aut se rychlosti a tím i účinky nárazu sčítají, jako by
se narazilo dvojnásobnou rychlostí do zdi. Myslím si že je to blbost,
zvlášť když vezmeme ideální podmínky ve smyslu dvou stejně těžkých
aut, jedoucích pro názornost stejnou rychlostí. Podle mne by měly být
účinky srovnatelné jako náraz kteréhokoli z těchto aut touto rychlostí do
pevné zdi. Bohužel to neumím dokázat. (Martin)
Odpověď:
Dobrý den. Vemme Vámi udávaný příklad dvou stejně těžkých aut jedoucích stejnou rychlostí proti sobě. Jelikož ani ti největší piráti silnic se nepohybují relativistickými rychlostmi, můžeme nahlížet na situaci pomocí klasické mechaniky a rychlosti prostě skládat. Jedna "relativita" ovšem zůstane, a to ta, že vůči každému z řidičů se ten druhý pohybuje rychlostí dvojnásobnou.
Pojem "účinky nárazu"je fyzikálně poněkud vágní a těžko hledat nějakou konkrétní veličinu, podle jejíž změny bychom mohli toto kvantitativně popsat. Toto tvrzení bych tedy nepovažoval za nějakou "fyzikální větu", nýbrž za jakési "první přirovnání". Jak lze tušit, ony účinky nárazu budou jistě záviset na více parametrech, než jen právě rychlosti (hmotnosti vozidel, jejich konstrukce, deformační zóna...). Čili tvrdit, že by čelní srážka dvou vozidel byla naprosto ekvivalentní a měla stejný průběh jako náraz ve dvojnásobné rychlosti do zdi, asi nebude uplně správně, ale jak jsem poznamenal výše, berme to jako jakési hrubé přirovnání. Lepší je nebourat vůbec :-).
Dotaz: Lze překonat rychlost světla? Teoreticky - velice silným zdrojem (laser) budu
ze Země svítit např. na Měsíc a když velice rychle pohnu zdrojem světla
můžu teoreticky rychlost světla překonat a osvětlený bod na Měsíci by se
měl pohybovat rychleji, než je rychlost světla. Nebo se světlo "ohne". Pokud by byl tak výkonný laser, co se vlastně stane? (Ziki)
Odpověď: Pojďme si nejprve objasnit, jak to s tou rychlostí světla je. Především platí, že rychlost světla ve vakuu je konstantní a je to také nejvyšší možná rychlost přenosu informací mezi 2 místy. Z teorie i mnoha pokusů také plyne, že žádný hmotný objekt (tj. cokoli, co má nenulovou klidovou hmotnost) není možné urychlit na rychlost světla ve vakuu ani na rychlosti větší. Výše uvedené skutečnosti ale nezakazují některé jevy, které jsou pro laiky často překvapivé:
I hmotné objekty se mohou pohybovat rychleji než světlo v nějakém prostředí (za podmínky, že to bude pomaleji než je rychlost světla ve vakuu). Příkladem může být třeba rychle letící elektron (s rychlostí třeba 0,9 c), který vletí do kapky vody. Rychlost světla ve vodě je zhruba 0,75 c. Elektron sice bude ve vodním prostředí postupně bržděn (a bude docházet k emisi tzv. Čerenkovova záření), alespoň ze začátku se ale bude pohybovat rychleji, než světlo v daném prostředí (0,9 > 0,75). Jevy na tomto principu jsou pozorovány například v reaktorech jaderných elektráren či třeba v detektorech neutrin a kosmického záření.
Nehmotné "objekty", já bych to spíše nazval iluze objektů, jako třeba laserové "prasátko" na Měsíci, se může v principu pohybovat libovolně rychle. Je třeba si ale uvědomit, že nejde ani o přenos hmoty ani o přenos informace mezi jednotlivými osvětlenými místy na Měsíci (jediný přenos informace je v tomto případě ve směru Země-Měsíc). Žádné fyzikální zákony tedy tento nadsvětelný pohyb neporušuje, kromě iluze pohybu (nebo chcete-li kromě pohybu prasátka) však ale také neskýtá žádné možné využití této nadsvětelné "rychlosti".
