Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 365 dotazů obsahujících »jev«
134) Relativisticky rychle rotující disk
25. 09. 2006
Dotaz: Podle teorie relativity se délka předmětu pohybujícího se vysokou rychlostí
zkracuje, šířka kolmá na směr pohybu přitom zůstává stejná. Představme si
obrovský rotující disk, nějaké maxicédéčko, jehož obvodová rychlost se bude
blížit rychlosti světla. Jak se dokáže jeho obvod zkrátit když se poloměr
nemění? (Ivan Novotný)
Odpověď: Z běžného života (ale také ze speciální teorie relativity aplikované na inerciální systémy) jsme zvyklí, že prostor je euklidovský, a tedy že platí klasické geometrické poučky ze základní a střední školy. Obvod kružnice je tedy 2πR, součet vnitřních úhlů trojúhelníka vždy 180° a podobně.
V případě rotujícího disku musíme jít hlouběji, než ke speciální relativitě v inerciálních systémech - rychle rotující disk totiž rozhodně není inerciální soustava, minimálně u jeho obvodu je značné dostředivé zrychlení. A toto zrychlení se u testovacích těles bude projevovat jako setrvačná síla.
Podle tzv. principu ekvivalence (ekvivalence setrvačné a gravitační hmotnosti, jednoho ze základních kamenů obecné relativity) lze lokálně zaměňovat gravitaci a setrvačnost. Rotující disk se tedy bude chovat stejně, jako by při jeho obvodu bylo silné gravitační pole, které deformuje prostor. Prostor pak není zcela euklidovský a neplatí tedy některé z geometrických pouček, na něž jsme zvyklí. Deformace prostoru gravitačním působením je v obecné teorii relativity popisována tzv. Einsteinovými rovnicemi gravitačního pole, což jsou nelineární parciální diferenciální rovnice druhého řádu (tedy laicky řečeno nic jednoduchého).
K neeuklidovské geometrii:
Jednoduchý příklad neeuklidovského prostoru (ikdyž jenom dvoudimenzionálního) je povrch koule. Vezměte si balón, nakreslete či naýsujte na něj trojúhelník a změřte jeho vnitřní úhly. Je-li trojúhelník dostatečně velký, zjistíte, že součet jeho vnitřních úhlů je více než 180°. Pokud bychom např. vzali glóbus, může to vypadat takto:
začínám na serverním pól a jdu rovně po nultém poledníku k rovníku
na rovníku zahnu o 90° doleva a jdu po rovníku
na devadesátém poledníku zahnu opět o 90° doleva a vracím se po tom poledníku na sever
k severnímu pólu dojdu po devadesátém poledníku, tedy pod úhlem 90° k výchozímu směru (nultý poledník)
Pokud nyní spočítáme úhly trojúhelníka, po jehož stranách jsme šli, napočítáme (3x90°=)270°, což je rozhodně více než 180°, které bychom (v případě euklidovské geometrie) očekávali.
Obdobně v neeuklidovské geometrii nemusí platit ani to, že obvod křužnice je 2πR. Např. vezmeme-li provázek dlouhý jednu čtvrtinu obvodu glóbu, jeden jeho konec přidržíme u severního pólu a druhým opíšeme kružnici, bude opsaná kružnice totožná s rovníkem. Délka provázku je zde vlasně poloměrem této kružnice v daném dvojrozměrném prostoru. A výpočtem se snadno presvědčíme, že poměr obvodu rovníku a délky provázku není 2π, ale je roven číslu 4.
Dotaz: Do náboby A s kyselinou dám nataženou pružinu, nechám jí
„trochu rozpustit“ a vyndám ji. Pružina nepraskla a po koupeli ji
nemusím natahovat takovou silou jako před koupelí. Pak do jiné nádoby B se stejnou
kyselinou dám stejnou nenataženou pružinu a zas jí za stejnou chvíli vyndám.
Změřím teoreticky v A vyšší teplotu než v B? (Petr)
Odpověď: Domnívám se, že ano - teplota v první nádobě by za jinak přesně shodných podmínek měla být nepatrně vyšší než teplota v nádobě druhé. Atomy v natažené pružině jsou k sobě přitahovány trochu jinou silou než u pružiny nenatažené, což se projeví v energetické bilanci reakce kyseliny s pružinou.
Dotaz: Proč supravodič levituje v magnetickém poli? (Bradler)
Odpověď: Supravodiče jsou dokonalými diamagnetiky (tvz. Meissnerův–Ochsenfeldův jev), dokonale vytlačují magnetické pole ze svého objemu - laicky řečeno odpuzují se s magnetickým polem a ve svém okolí jej deformují. V takto zdeformovaném magnetickém poli se pak může objevit stabilní rovnovážná poloha, kde se navzájem kompenzují gravitační a magnetické síly působící na supravodič.
Více se o supravodičích a levitaci dozvíte například na
Dotaz: Jakto, že proud vzduchu ochlazuje? (Dominik Safranek)
Odpověď: Pokud je teplejší těleso (tedy například člověk) obklopeno chladnějším vzduchem, který (téměř) neproudí, dojde k ohřátí vrstvičky vzduchu při povrchu tělesa a ta jej (trochu) izoluje od okolního chladného vzduchu. Pokud vzduch v okolí tělesa proudí, nemůže k vytvoření ohřáté vrstvičky dojít.
Opačný efekt (způsobený stejným jevem) nastane, když půjdete do sauny. Nebudete-li se moc pohybovat, ochladíte si vzduch ve svém těsném okolí a v sauně snáze vydržite, než když buete vzduch vířit svými pohyby. Zkuste si to!
Nutno ještě poznamenat, že člověk, který se potí, může být ochlazován i vzduchem, který je o něco teplejší, než je jeho tělesná teplota. V proudícím vzduchu se totiž snáze odpařuje pot (tedy v podstatě voda), přičemž (při přeměně vody na páru) dochází k odjímání tepla z okolí, a tedy ochlazování člověka.
Dotaz: Dobrý den. Kdysi jsem viděl pokus, kdy dvě bubliny byly spojeny brčkem. Jedna
bublina byla větší a jedna menší. Došlo k tomu, že méně nafouklá bublina ještě
více nafoukla tu původně více nafouknutou. Tehdy jsem pokus vůbec nepochopil.
Dnes se domnívám, že to mohlo způsobit větší povrchové napětí měnší bubliny. Je
tomu tak? Dále by mě zajímalo, zda tento jev bude fungovat i pokud bubliny
zaměním za gumové balonky. Předem děkuji. (Petr Suber)
Odpověď: Ano, za to, že se menší bublina brčkem přefoukne do té větší, je skutečně následek povrchového napětí. Menší bublina má více zakřivený povrch (je více zakulacená či chcete-li méně plochá) a proto je v ní větší kapilírní tlak. Při spojení bublin brčkem se tedy přirozeně bude vzduch přesouvat z místa s větším tlakem tlakem (menší bublina) do místa s menším tlakem (větší bublina), dokud se menší bublina zcela nevyfoukne.
S gumovými balónky dopadne pokus podobně, nepůjde však o povrchové napětí kapaliny ale o napětí vzniklé deformací (napínáním) gumy.
