Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 365 dotazů obsahujících »jev«
155) Elektromagnetismus a relativita II
13. 05. 2006
Dotaz: Pane Jermář, v otázce „Elektrické nebo magnetické síly“ ze 6.3.2006
vysvětlujete magnetické silové působení mezi dvěma přímými vodiči s paralelními,
resp. antiparalelními proudy jako relativistický efekt, tedy, že vlastně volba
nebo nevolba vektoru B je otázkou souřadnicové soustavy. Jak by se ale podle
Vás dalo pomocí relativity vysvětlit magnetické silové působení na náboj
pohybující se ne rovnoběžně s, ale KOLMO k (nebo od) drátu (v rovině
procházející drátem), jímž protéká proud??????? Dík P (Láda)
Odpověď: Obávám se, že se nám v tomto případě nepodaří vysvětlit jev stejně elegantně, jako v případě rovnoběžných vodičů. Speciální teorie relativity ve svých důsledcích vede k závěru, že vždy existuje inerciální vztažná soustava, z níž se bude nějaký elektromagnetický jev jevit jako čistě elektrický či čistě magnetický - právě toho jsme využili v případě paralelních vodičů. Taková soustava samozřejmě bude existovat i v případě elektromagnetických jevů spojených se dvěma navzájem kolmými vodiči (a tedy v i případě kolmo letícího elektronu), nicméně ona vyjímečná inerciální soustava tentokrát nebude spjata s žádným objektem (v prvním případě jsme ji spojovali s pohybujícím se elektronem). Můžeme tedy takovou soustavu matematicky dopočítat diagonalizací tenzoru elektromagnetického pole, nebude však nijak snadné matematické výsledky jednoduše a intuitivně interpretovat.
Dotaz: Při prohlížení záběrů většinou amatérských malostopážních barevných filmů
pořízených náhodně v roce 1986 krátce (snad 1 - 3 dny) po zamoření radiací
městečka Pripjať ležící v bezprostřední blízkosti atomové elektrátrny Černobyl
na Ukrajině jsme si s kolegou všimli krátkých, avšak zřetelných azáblesků
vyskytujících se náhodně na celé ploše záběru při běžícím filmu. Kolega tvrdí,
že záblesky nesouvisejí s radiací a že může jít o nekvalitní film. V době
pořízení těchto amatérských filmů se zcela jistě používal klasický materiál pro
barevný film a proto jsem přesvědčen, že daný jev souvicí s vysokou mírou
radiace, avšak nejsem schopen jev fyzikálně dostatečně vysvětlit. U černo-bílého
filmového materiálu tvořeného z krystalků stříbrných solí mě vysvětlení záblesků
vzniknuvších zřejmě v době exposice v důsledku velmi vysoké radiace ve snímaném
prostředí napadá, ale u barevného filmu nevím. Může uvedený jev skutečně
souviset s radiací? (Jakub Sedláček)
Odpověď: Popisované projevy dle mého názoru svědčí spíše o špatné kvalitě filmu. Zvýšená radiace by se neprojevovala záblesky přes celá jednotlivá políčka, ale spíše zrněním (tedy jakoby záblesky jednotlivých bodů) či vybledlostí celého filmu.
Dotaz: Jaký optický jev způsobuje světelnou stopu, například při kroužení(jakémkoli
rychlém pohybu) rozžhaveným klacíkem ve tmě? (linda)
Odpověď: Obrazce vznikající při rychlém pohybu světelného zdroje nejsou způsobeny žádným fyzikálním optickým jevem, ale jsou důsledkem nedokonalosti snímače, nejčastěji tedy oka. Pro názornost se ale podívejme nejprve na fotoaparát - ten při pořizování snímku na chvilku odkryje fotocitlivou vrstvu (film u klasických či snímací senzor u digitálních fotoaparátů) a když už je "nachytáno" dostatek světla, fotoaparát zase fotocitlivou vrstvu zakryje. Pokud se tedy fotografovaný předmět pohybuje, bude na výsledné fotografii zachycena jeho pozice od okamžiku odkrytí fotocitlivé vrstvy až do okamžiku jejího zakrytí - bude tedy rozmazaný. Při fotografování kroužícího žhnoucího klacíku tedy bude zachycena část jeho trajektorie.
V případě oka se nedá mluvit o zakrývání či odkrývání sítnice, protože pokud zrovna nemrkáme, je oko otevřené stále. Přesto zde dochází k podobnému jevu. Jednotlivé fotocitlivé buňky (tyčinky pro černobílé a čípky pro barevné vidění) totiž potřebují ke své aktivaci (oby odeslaly signál, že na ně dopadá světlo) určitý čas (a musí "nasbírat" dost světla), dá se tedy řict, že průměrují množství dopadajícího světla za určité krátké časové období. Při dobrém osvětlení je tento čas relativně krátký (několik setin sekundy), při horším ovětlení se doba prodlužuje (v šeru používáme už jenom tyčinky a ty jsou v tomto ohledu pomalejší). Celý obraz pak navíc ještě doupraví a zpracuje mozek tak, aby mu dával smysl.
Dotaz: Zdravím. Už delší dobu mi vrtá hlavou následující: Pokud lze určit stáří vesmíru
(cca 14 mld. let) a pokud se nic nepohybuje rychleji než c, pak by podle mých
úvah měl být poloměr vesmíru (vzdálenost od velkého třesku k okraji (pokud
nějaký je)) přesně 14mld. světelných let. Ovšem vesmír je podle toho co jsem
někde četl větší (doufám) než hodnota, kterou jsem uvedl. Proč? Jaká je průměrná
a maximální rychlost rozpínání vesmíru? Předem děkuji. (Jakub Hostinský)
Odpověď: Jako rychlost rozpínání vesmíru se obvykle chápe tzv. Hubblova konstanta, jejíž hodnota je 70 kilometrů za sekundu na megaparsek. Čím jsou tedy dva objekty od sebe dál, tím rychleji se od sebe vzdalují (jsou-li vzdáleny 1 megaparsek, vzroste jejich vzdálenost o 70km každou sekundu, jsou-li vzdáleny 2 megaparseky, vzroste jejich vzdálenost za stejnou dobu o 140km). Ještě bych ale asi měl zdůraznit, že rozpínání vesmíru se znatelně projevuje až na velkých vzdálenostech, jeden megaparsek totiž odpovídá zhruba 3,1·1022m.
Naskýtá se tedy otázka, zda se mohou dva dostatečně vzdálené objekty vzájemně vzdalovat rychleji, než rychlostí světla. Odpověď je kupodivu kladná. Musíme si však uvědomit, že toto vzdalování (způsobené rozpínáním prostoru) není totéž, jako rychlost v klasickém smyslu, jak ji například chápe středoškolská fyzika. Stále platí, že nic nedokáže "předběhnout" foton. Budou-li se tedy dva objekty v důsledku rozpínání vesmíru vzdalovat vůči sobě nadsvětelnou rychlostí, světlo (a tedy ani žádný signál) z prvního z nich nikdy nedoputuje k tomu druhému a naopak.
Dotaz: Když stojím na povrchu Země, tak můžu změřit, jak mě přitahuje gravitační silou.
Když ale volně padám, tak jsem v beztíži (přitažlivou sílu nezměřím). Platí
totéž i třeba pro magnetické pole? Kdybych byl ze železa a stál na povrchu
magnetu, změřil bych přitahování. Kdybych volně padal v magnetickém poli, byl
bych v magnetické beztíži? Je to stejné i pro volný pád třeba v poli silné
jaderné interakce? (Petr Plachý)
Odpověď: Možnost "vyrušení" gravitačního působení při volném pádu vychází z předpokladu, že hmotnost vystupující v 2. Newtonově zákoně (tzv. setrvačná hmotnost) je stejná, jako hmotnost vystupující v gravitačním zákoně (tzv. gravitační hmotnost, někdy též gravitační náboj). Dalo by se tady říct, že se hmotnost (a s ní i gravitační a setrvačné účinky) při volném pádu vykrátí, zruší.
Celé to ale funguje jen pro tělesa padající v homogenním gravitačním poli. Když by pole nebylo homogenní, působily by na různé části tělesa různě veliké síly, které by bylo potřeba kompenzovat různě velkým zrychlením při onom padání. Těleso, jako celek, ale může padat jen s jediným zrychlením. Gravitační účinky by tedy pro celé těleso "vyrušit" nešly.
Při pádu tělesa v magnetickém poli to fungovat nebude. Především ze dvou důvodů. První z nich je ten, že zde proti sobě působí magnetická síla (závislá na velikosti magnetického dipólu) a setrvačnost (závislá na hmotnosti). V rovnicích se tedy tyto dvě charakteristiky tělesa nemohou vykrátit a s nimi tedy ani silové účinky na nich závisející.
Druhý důvod je pak ten, že magnetická síla, jíž působí magnet na železné těleso, je úměrná nemomogenitě (gradientu) magnetického pole. Kdyby bylo magnetické pole homogenní, bude stejnou silou jeden pól magnetu (či zmagnetizovaného tělesa) přitahovat, jako ten druhý pól odpuzovat. V součtu tedy jako by na těleso žádná síla nepůsobila. Padá-li tedy těleso v (pouze) magnetickém poli, musí být toto pole nehomogenní, a pak ze stejného důvodu jako u nehomogenního pole gravitačního nelze účinky tohoto pole zcela odrušit volným pádem.
U silné jaderné interakce je problematické mluvit o pádu tělesa, neboť silná jaderná interakce je krátkodosahová síla. A působí na tak krátké vzdálenosti, že již často nemá smysl hovořit o pohybu v klasickém smyslu a je potřeba jevy popisovat pomocí kvantové mechaniky.
Poznámka: Předpokladu, že gravitační a setrvačná hmotnost jsou stejné veličiny (což mimochodem vůbec není tak samozřejmé, jak se nám na první pohled zdá), se říká princip ekvivalence a je jedním ze základních stavebních kamenů obecné teorie relativity.
