Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 125 dotazů obsahujících »fyzikální«
60) "Bílý hluk"
10. 12. 2003
Dotaz: "Bílý hluk" - pojem vztahující se k rušení hluku nepříjemného hlukem
příjemným. Otázka zní: Existuje nějaká fyzikální možnost jak rušit hluk?
Anebo alespoň jak bez nákladných stavebních úprav se vypořádat s touto
problematikou, například i generátorem "bílého hluku". Kde mohu najít více
informací? (Ing. Vlasta Čudanová)
Odpověď: Rušením hluku se zde zřejmě má na mysli "maskovací efekt", kdy
příjemným silnějším zvukem (asi o 10 dB) maskuje nepříjemné
zvuky slabší. Maskovací účinek je nejvyšší v okolí frekvencí
maskujících tónů a je odlišný pro čisté tóny a širokopásmové zvuky.
"Bílým hlukem" se zřejmě rozumí pojem "bílý šum". Jedná se o časově
stabilní signál (zvuk), obsahující harmonické frekvence v
celé oblasti slyšitelného spektra. Při matematickém modelování se
signál bílého šumu generuje pomocí generátoru náhodných čísel. V
analogových přístrojích se získává zesílením šumových napětí
elektronických prvků, které jsou důsledkem jejich tepelného namání.
Jená se o vcelku nepříjemný zvuk, který pro maskování
jiných nepříjemných zvuků není vhodný.
Literatura: Vaňková M. a kol.: Hluk, vibrace a ionizující záření v
životním prostředí. PC- DIR spol. s r.o., Brno, 1995. ISBN
80-214-0695-X
Dotaz: Rád bych se dozvěděl správnou odpověď na následující otázku. Jakou sílu
vynakládam, když pomocí kladky zvedám nějaký předmět a jakou sílu vynakládám,
když pomocí kladky zvedám sám sebe? Děkuji! (Petr)
Odpověď: Pokud máte na mysli jednoduchou kladku, tak při zvedání tělesa si fyzikální
práci neulehčíte. Zvedáte celou tíhu tělesa, výhoda je jen ve směru, kterým
působíte - člověku se přece jen snáze tahá za provaz, než když má s kbelíkem
malty vyběhnout do třetího patra.
Stejné je to, pokud byste chtěl vytáhnout sám sebe.
Mohl byste se přivázat na jeden konec lana a tahat za ten volný (pokud to
budete zkoušet,
nepřivazujte se za nohy - mohl byste skončit v nemocnici s rozbitou hlavou).
Ale nebude to vůbec jednoduché - budete muset po laně vlastně šplhat,
tedy zvedat sám sebe. Ovšem mohlo by se to hodit například v extrémní situaci,
když spadnete do ledovcové trhliny, váš partner je sice technicky schopný,
ale ne moc silný. Trivální varianta, že vylezete po laně sám, je docela
nešikovná. Když vám ale partner nahoře naaranžuje kladku třeba na druhé lano,
tak sám sebe vytáhnete asi nejsnadněji a nejrychleji...
Pokud byste použil kladku volnou, případně kladkostroj, tak už si fyzickou
práci ušetříte. Fyzikálně je ovšem vykonaná práce stále stejně velká.
Taháte sice delší kus lana, ale díky tomu můžete působit menší silou.
U každé kladky je také důležité,
aby měla dostatečně velké tření. Prokluzování provazu by v tomto případě bylo
hodně nežádoucí.
Dotaz: V poslední době se řada vědeckých institucí zcela seriózně
zabývá tzv. temnou energií, která má na svědomí zrychlující se rozpínání
vesmíru. Viz např. http://www.aip.org/mgr/png/2003/200.htm . Ve standardním
modelu se vesmír může rozpínat nanejvýš konstantní rychlostí, nebo
zpomalovat. Rád bych se zeptal, co se tou temnou energií vlastně myslí, je to
pátá interakce, kteá se projevuje odpuzováním hmoty, ale je významná až v
kosmologických vzdálenostech, nebo samotná vlastnost prostoročasu
(fyzikálního vakua) , nebo co vlastně? Mimochodem, dalo by se zrychlené
rozpínání vesmíru vysvětlit tím, že vesmír jako celek by měl nenulový
elektrický náboj ? (Slavibor Mělnický)
Odpověď: Podle posledních měření opravdu "temná energie" ve vesmíru existuje a
dokonce v současné době dominuje (tvoří asi 73% "hmotného" obsahu
vesmíru). Popravdě řečeno, nikdo prozatím neví, co přesně tato temná
energie je a jak vzniká. Existují pouze různé hypotézy.
Na formální úrovni lze efekt temné hmoty na rozpínání vesmíru dobře
popsat přítomností tzv. (kladné) kosmologické konstanty, kterou do svých
rovnic obecné teorie relativity zavedl již r. 1916 Albert Einstein
(později nutnost zavedení kosmologické konstanty sám zpochybnil, ale jak
je dnes vidět, i zde měl správnou intuici...) Její vliv lze
interpretovat jako "dodatečnou antigravitaci", tedy gravitační
odpuzování, které je ovšem významné až na velkých kosmologických
vzdálenostech (např. ve sluneční soustavě lze její vliv zanedbat)
Všeobecně se ovšem soudí, že tato kladná "kosmologická konstanta" je ve
skutečnosti "efektivně vystředovaná" vlastnost nějakého kvantového pole,
tedy je důsledkem chování hmoty a polí na mikroskopické úrovni. K
objasnění temné hmoty tedy bude zapotřebí více rozpracovat teorie
částicové fyziky, superstrun a podobně.
Ve Vašich otázkách si tedy sám správně odpovídáte: formálně lze temnou
energii chápat jako gravitační odpuzování popsatelné specifickým
zakřivením prostoročasu. Detailněji se ovšem bude pravděpodobně jednat o
"makroskopický" efekt kvantových jevů vakua a polí na mikroskopické
úrovni. (Naproti tomu, rozhodně nelze temnou energii vysvětlit prostým
elektrickým odpuzováním).
Shodou okolností, této tématice se bude věnovat jedna z přednášek cyklu
o moderní fyzice, kterou organizujeme dne 13.11.: podrobnosti viz.
http://utf.mff.cuni.cz/popularizace/PMF/ .
Dotaz: Možná můj dotaz je blbost, ale dostal jsem nápad, při pohledu na tancující
pračku, zda by to nešlo využít k řízenému pohybu. Představoval bych si to asi
takto: Dva kovové pásky široké cca 1cm, stočené do kruhu o průměru X,
položené na sobě, ale s mezerou cca 3mm. V ose tohoto kruhu umístěn svisle
motor. Kolmo v ose motoru upevněna tyčka průměr 3mm a délky cca max 2x průměr
kruhů z pásku. Tato tyčka by se pohybovala v mezeře mezi kruhy rychlostí
podle počtu otáček. Ale teď na osu navléknu posuvná závažíčka(třeba v podobě
koleček,aby se mohla snadno pohybovat po vnitřní stěně kruhů).Co se stane
když motor nebude v ose kruhů, ale budu jeho polohu měnít směrem od osy ke
stěně kruhů? Bude na kruhy působit nějaká síla, která způsobí jejich pohyb
budouli třeba připevněny na desce s kolečky? A jak velká? Dá se případně
spočítat účinnost přeměny energie? Co když místo kružnic bude použita elipsa
a pohyb motoru bude po její delší ose?Posouváním tohoto rotujicího motoru od
středu kruhu k jeho plášti by se možná dala řídit síla působící na kruhy za
optimálních otáček motoru. Nepoužívá se tento nápad pokud to funguje již
někde? Třeba u plavidla s velmi nízkým ponorem. Snad mému dotazu porozumíte a
(Kvíz)
Odpověď: Milý pane, tohle je dotaz, na který podle mně nejlepší odpověď je to
zkusit. Nevím o praktické realizaci podobného principu, jaký jste popsal,
vím, že se používají excentrická závaží například pro buzení kmitů
(minizemětřesení). Ono totiž při praktické realizaci nejlíp přijdete na
to, k čemu by to mohlo být dobré, objasnit chování podobného zařízení pak
jde vždycky, zatímco navrhnout z pohybových rovnic konstrukci třeba té
zmíněné pračky moc nejde. Zkuste vyrobit, pošlete fotku. Kdyby vás akutně
zajímala otázka, zda to už někdo nenavrhl (třeba známý český génius), pak
relevantní informace se dají hledat např. na
http://platan.vc.cvut.cz/vychova/vychova1/inf_pram/p_online.html .
(J.Dolejší)
Reakce na dotaz (17.10.2003):
Narazil jsem náhodou na vaši odpovědnu a opravdu se mi líbí. Přesto si
neodpustím komentář k jedná vaší odpovědi na téma : Jak využít pračku k
řízenému pohybu. Pan Dolejší má jistě mnohem širší fyzikální vědomosti než
já, ale tady si myslím byla na místě jasná odpověď typu tohle fungovat
nebude. Sám jsem kdysi v mladické naivitě řešil podobný problém, kde
výsledkem mělo být vznášedlo. Záhy jsem ale pochopil, že je to nesmysl. Ve
fyzice totiž platí zákon, že izolovaná soustava nemůže změnit polohu svého
těžiště. To platí pokud je v klidu. Pokud je v pohybu, tak nemůže změnit jeho
rychlost. Jinými slovy, pokud se chce něco pohnout,nebo zrychlit, pak to musí
poslat kus hmoty opačným směrem. Ta hmota může být vlastní (spaliny rakety ve
vesmíru), nebo vnější (auto jedoucí po Zemi, způsobilo její, byť
zanedbatelné, otáčení proti směru jízdy automobilu). Kdyby si tazatel provedl
integrál třeba impulsu síly v těžišti svého zařizení, pak by po jedné
vykonané otáčce motoru dostal čistou a krásnou nulu. Pokud se mýlím,nebo jsem
nepochopil otázku tazatele, nebo vaši odpověď, pak rád přijmu vaši kritiku.
(L. Felger)
Odpověď:
Já se pokusím trochu naznačit, proč jsem odpověděl tak, jak jsem
odpověděl: Pokud jsem dobře pochopil návrh tazatele, vyrobí zařízení,
které sebou bude zmítat (podobně jako pračka). Ale stejně tak jako pračka
může urazit značnou vzdálenost a utrhnout se od přívodní a odpadové trubky
(stačí například, aby se pěkně zmítala a měla kolečka, která se na jednu
stranu pohybují snáze než na druhou). Když dáte zmítající se pračku na záď
kanoe a vyrobíte nějakou ploutev připevněnou na kanoi, tak asi také
dosáhnete pohybu vpřed. Tohle všechno není vůbec ve sporu s momentovými
větami atd. Takže si nemyslím, že se dá jednoznačně říct, že tazatelův
nápad nemůže fungovat. Podstatný je totiž opravdu výsledek, a i v rámci
dobře ověřených fyzikálních zákonů je veliký prostor. A jak jste zmínil,
když se pračka na lodi bude pohybovat jedním směrem a voda nebo dokonce
Země druhým, vše je v pořádku.
Dotaz: Rád bych věděl, jak vlastně funguje gravitace a jakým způsobem dochází k efektu
gravitační čočky, co sem zatím četl na různých fyzikálních stránkách to mně
ten problém nijak nevysvětlilo a je opravdu rychlost světla konstanta? (Luboš Tepřík)
Odpověď: 1) Gravitace je všeobecná vlastnost veškerých hmotných objektů
přitahovat se navzájem. V klasické mechanice je popsána Newtonovým
gravitačním zákonem, který však neobsahuje vůbec čas - je to tedy popis,
při kterém by na sebe působila tělesa okamžitě na libovolnou dálku. To
je ve sporu s důsledky teorie relativity, podle níž se žádné silové
působení (žádná informace) nemůže šířit rychleji než světlo.
Jak funguje gravitace - to je otázka, co tím míníte. Jak funguje
elektřina? Jak funguje motor? Výkladem "jak něco funguje" míníme
převedení něčeho složitějšího (motor) na něco jednoduššího (chování
vodiče protékaného elektrickým proudem a nacházejícího je přitom v
magnetickém poli). Ovšem takové převádění na jednodušší jevy nutně končí
u těch "nejjednodušších" - fundamentálních - jevů. Ty můžeme popsat, to
ano - ale těžko je převést na něco ještě jednoduššího.
2) Gravitační čočka je termín z relativity. Protože světlo
(elektromagnetické vlnění nebo foton, jak to chcete popisovat) nese
jistou energii E, lze mu připsat i jistou hmotnost m = E/c2. Představte
si to s klidem pro tento účel jako foton - částečku světla o frekvenci
f přenášející nejmenší možnou energii E na frekvenci f, tedy energii E
= hf a mající tedy hmotnost m = hf/c2. Tato kulička letí v gravitačním
poli hvězdy (např. Slunce) a její dráha je tedy "ohnutá" podobně jako
kdyby to bylo obvyklé světlo a místo gravitačního pole by kolem Slunce
byla optická čočka.
3) Měříte-li rychlost světla hvězd, Slunce i žárovky co nejpřesněji na
jaře i na podzim, dostanete kupodivu totéž: těch 299792458 m/s, tedy
zhruba 300 000km/s. Přitom Země, na které toto měření provádíte, letí
kolem Slunce tak rychle, že za rok (tj. 60 . 60 . 24 . 365,22 sekund) urazí
kruhovou dráhu délky 2 . pi . 150 000 000 km, tedy Země letí postupnou
rychlostí cca 30 km/s. Světlo z hvězd ale není rychlejší ani pomalejší,
jak by to mělo být podle klasického (galileovského) skládání rychlostí.
O přesnosti měření nemusíte pochybovat v době, kdy jsou běžné počítače
s
procesorem o frekvenci 1 GHz; to odpovídá periodě 10-9s a za tu dobu
uletí světlo jen asi 30 cm.
Berte proto jako POKUSEM OVĚŘENO (nikoli hypoteticky zavedeno!), že
světlo má stále stejnou rychlost, nezávisle na vzájemné rychlosti
pozorovatele a světelného zdroje. Protože to je v rozporu s Galileiho
skládáním rychlostí (které máme dostatečně přesně ověřeno pro rychlosti
pomalé vůči světlu), tak se s tím musíme nějak poprat. Najdete-li lepší
vysvětlení a popis jiný než Einstein, Nobelova cena Vás určitě nemine.
