Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 365 dotazů obsahujících »jev«
158) Rozpínání vesmíru a rychlost světla
25. 04. 2006
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.
Dotaz: Dobrý den zajímalo by mě, proč některé věci vidíme barevně. Domnívám se, že
rozumím tomu jak je zpracováván obraz okem, ale pořád nemohu zjistit, jak
pracují barvy na předmětech. Dochází zde k pohlcení nějaké části spektra? A jak
je to u barvy bíle a černé? Souvisí s tím i nějak změna barvy za umělého
osvětlení? Děkuji za odpověď. (Jiri Provaznik)
Odpověď: Je to přesně tak, jak předpokládáte, barevné předměty obvykle část spektra pohlcují. Někdy pak ještě k tomu využívají energie pohlceného světla k vyzařování světla jiné barvy (jev zvaný luminiscence).
Jako bílou barvu vnímáme vyváženou směs všech barev viditelného spektra. Jak moc musí být intenzita jednotlivých složek "vyvážená", je problematické zodpovědět. Trochu jinak to vnímá lidské oko, jinak třeba snímací prvky digitálních fotoaparátů - většina z nich je proto již dnes vybavena funkcí "vyvažování bílé barvy" (white balance), aby se odstranil barevný nádech fotografií, jakožto následek zabarvení okolního světla při pořizování snímku (zejména při umělém osvětlení).
Černá barva je pak označení pro situaci, kdy k nám těleso nevysílá dostatečné množství viditelného světla.
Dotaz: Dobrý den, dočetl jsem se v nějakém článku o Hallově konstantě, můžete mi prosím
říci, jakou má hodnotu ? ( Pokud tedy něco takového vůbec existuje ). Děkuji za
odpověď. (Stanislav Svoboda)
Odpověď: Pro pochopení smyslu Hallovy konstanty je třeba si nejdříve objasnit, co je to Hallův jev. Umístíme-li vodič s proudem do magnetického pole, budou pohybující se náboje (obvykle elektrony) strhávány Lorentzovou silou k jedné ze stran vodiče. Na jedné straně vodiče tedy bude větší hustota náboje než na straně opačné, což se projeví tzv. Hallovým napětím mezi těmito místy. Toto Hallovo napětí EHje úměrné proudové hustotě j a magnetické indukci B
EH,y = RH·jx·Bz
Konstanta přímé úměrnosti RH se pak nazývá Hallova konstanta a je charakteristická pro konkrétní materiál vodiče (podobně jako jeho vodivost nebo třeba hustota). Pro ilustraci uveďme, že RH stříbra je - 8,4·10-11 m3A-1s-1, zatímco pro zinek se RH = + 3,3·10-11 m3A-1s-1
Poznámka: indexy x, y a z naznačují, že jednotlivé veličiny jsou na sebe kolmé (resp. zajímají nás jen jejich navzájem kolmé průměty). V textu výše tedy předpokládáme, že magnetická indukce není rovnoběžná se smrem tekoucího proudu.
Dotaz: Ahojte, mame pri s kamaradem. Jakym spusobem leti letadlo ve vzduch - jestli
rovne a kopiruje zemi a nebo v nejakych krivkach. Myslime dopravni letadla. A
proc trva stejny cas (myslime dobu letu) z Evropy do Ameriky a zpet? Diky za
odpoved laikum. Mirek (miroslav mesko)
Odpověď: Nejkratší spojnice dvou míst na zemském povrchu se nazývá geodetika a jde o oblouk kružnice se středem ve středu Země. Myslím, že se letadla od těchto tras trochu odchylují z několika důvodů. Především se snaží se vyhybat hustě obydleným oblastem (zvláště pak po startu a před přistáváním), aby hluk co nejméně zatěžoval obyvatele. A dále se snaží co nejlépe využívat ustálených prodění vzduchu v zemské atmosféře (když letadlo poletí "proti větru", poletí déle a bude mít větší spotřebu paliva).
Ustálené prodění vzduchu v různých výškách a různých místech atmosféry je také hlavní příčinou skutečnosti, že let z Prahy do New Yorku trvá obvykle okolo 9 hodin a 15 minut, zatímco zpáteční cestu letadla běžně stíhají o hodinu rychleji (8 hodin a 10 minut).
Čtenář Pavel nám k odpovědi poslal toto upřesnění:
Co se týče pohybu letadel v horizontálním smyslu, je třeba odlišit dva případy. První je nám bližší, je to pohyb v tak nahuštěném leteckém prostoru, jako je ten Evropský. Vzdušný prostor je popsán leteckými koridory, které jsou určeny geografickými body nebo radiomajáky, a letadla se pohybují po jejich spojnicích. Tyto koridory mají tu vlastnost, že pokud po nich letadlo letí, má stále stejný kurz (azimut) a proto je navigace jednodušší. V takovýchto vzdušných prostorech je trajektorie letadla vlastně klikatá čára, jak letadlo letí od bodu k bodu. Spojnice dvou bodů na zemi daná pevným kurzem však není nejkratší. Nejkratší je již zmiňovaná geodetika, nebo také jiným názvem ortodroma, která sice spojuje dva body nejkratším způsobem, ale v každém jejím bodě má letadlo jiný kurz. A poněvadž je systém navigace letadla postaven v zásadě na kompasu, je v tuto chvíli navigace složitější. Dnes, v době GPS, však už i toto není problém. Výhoda letu po geodetice se zásadně projevuje až při delších vzdálenostech, a tyto lety se praktikují většinou v méně složitých prostorech, takže nad všemi oceány, nad neobydlenou Asií, nad Arktidou atd. V hustých vzdušných prostorech jako je ten Evropský, není zatím realizovatelné, aby si každé letadlo mohlo letět po vlastní geodetice, a proto využívají systém leteckých dálnic - koridorů.
