Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 365 dotazů obsahujících »jev«
171) Rychlost světla a tok času
10. 02. 2006
Dotaz: Mám takový dotaz. Když se těleso pohybuje pomalu nebo je v klidu, čas pro něj
plyne obyčejnou rychlostí. Když se ale těloso blíží rychlosti světla tak se čas
rapidně spomaluje (samozdřejmě vůči okolí). Není tedy pravda, že kdyby se to
těleso, čistě teoreticky dostalo, na rychlost světla, že by se čas úplně
zastavil. A kdyby cestovalo ještě větší rychlostí než C neměl by čas jít
pospátku a tak by se to těleso dostalo do minulosti. Vím, že níc nemůže cestovat
rychlostí světla natož rychleji (snad kromě tachyonů) ale jen mě to tak napadlo,
tak sem zvědav jestli mám pravdu. (Martin Taichl)
Odpověď: Dosahuje-li nějaké těleso (například hodiny) vůči nám rychlosti blízké rychlosti světla, budeme pozorovat, že jeho čas plyne pomaleji (hodiny se zpožďují). Z matematických vztahů popisujících teorii relativity skutečně vyplývá, že hodiny letící rychlostí světla by se měly zastavit (přesněji my budeme pozorovat, že stojí). Uvedomme si ale, že jde pouze o matematickou interpretaci vzorců v oblasti, kde již nemají žádný reálný fyzikální smysl. Hodiny se nám nikdy nepodaří takto urychlit (například proto, že bychom k tomu potřebovali nekonečně mnoho energie). Jde tedy o pouhé hraní si se vzorci. Ještě zjevnější to pak bude, když se do těchto vzorců pokusíme dosadit rychlost větší, než je rychlost světla - začnou totiž vycházet komplexní (ryze imaginární) hodnoty některých veličin. Včetně času. Matematicky není žádný problém zapsat např. 3i sekund nebo 5i metrů, ale fyzikálně takové hodnoty neumíme interpretovat - nemají žádný rozumný význam v reálném světě.
Dotaz: Opakovaně se mi stalo následující. Na kuchyňské lince nevytápěné chaty v zimě
stála láhev s vodou v PET láhvi. Na pohled byla voda v láhvi jednoznačně v
kapalném skupenství. Při sebemenším pohybu láhve došlo prudce ke změně
skupenství a voda v láhvi se přeměnila na led během zlomku sekundy. Připomíná mi
to jev "utajený var". Existuje něco podobného jako "utajené zmrznutí"? (Ing. Petr Heimerle)
Odpověď: Ano. Voda skutečně nemusí zmrznout hned při dosažení teploty tání/mrznutí - tedy při 0°C. Často se nám ji podaří podchladit o několik stupňu, čistou destilovanou vodu se občas podaří podchladit třeba i na -20°C. Má-li kapalina teplotu nižší, než jaká odpovídá teplotě tání/mrznutí, mluvíme o tzv. podchlazené kapalině. Podchlazená kapalina je velice citlivá na přítomnost jakýchkoli příměsí i na mechanické vzruchy. Skutečně pak stačí třeba i malé drknutí do stolu a kapalina velmi rychle zamrzne.
Odpověď: Perpetuum mobile prvního druhu (perpetual motion machine of the first kind) je definováno jako zařízení, které by trvale či periodicky konalo práci bez toho, že by mu byla dodávána tomu odpovídající energie zvenčí - představte si tedy třeba automobil, který by jezdil, aniž by spotřebovával polivo. Šlo by zjevně o porušení zákona zachování energie (nebo též první věty termodynamické) a proto nás nepřekvapí, že takové zařízení nemůže existovat.
Perpetuum mobile druhého druhu (perpetual motion machine of the second kind) je zařízení, které bezestráty (bez potřeby dodávat energii zvenčí) přeměňuje tepelnou energii na energii jiného druhu, případně na práci - to si můžeme představit jako ledničku, která elektřinu vůbec nespotřebovává, ale zmrazováním potravin (na teplotu nižší než okolí) ji vyrábí. Ani takovéto zařízení nemůže existovat, porušuje totiž fyzikální zákon zvaný druhá věta termodynamická.
Obvykle se za perpetuum mobile považuje i stroj, který sice nekoná žádnou práci, setrvává však stále v pohybu. Takové zařízení by dle fyzikálních zákonů mohlo fungovat, pokud by neexistovalo žádné tření (resp. disipace).
Lingvistická poznámka: správný tvar je PERPETUUM MOBILE, tedy se 2 písmenky "u" ve slově perpetuum.
Dotaz: Zajímalo by mne, zda mají virtuální částice kvantové fluktuace vakua nulovou
gravitační a setrvačnou hmotnost. pokud ano - jak se procentuelně projevuje na
celkové hmotnosti vesmíru pokud ne, co tlačí Casimirovy desky k sobě? (Pavel Ouběch)
Odpověď: Velmi obecně pro setrvačné a gravitační účinky je podstatná relativistická
hmotnost částice, tj. v podstatě energie. Tedy například foton, který má sice nulovou klidovou hmotnost, ale nenulovou energii a tedy relativistickou hmotnost
"padá" v gravitačním poli. Pokud takový foton vytvoří virtuální elektron-pozitronový pár, pak díky zachování energie gravitační efekty působící na pár budou stejné, jako na původní (a posléze pokračující) foton. Gravitační účinky na jednotlivé členy páru nelze jednoduše předpovědět, neboť přes vnitřní rozdělení energie (a hybnosti) virtuálních částic se integruje, tj. berou se v úvahu všechny možné realizovatelné situace, navíc s tím, že pro virtuální částice nemusí být splněna relace E2+p2=m02. V silném poli může docházet k zajímavým jevům, např. k produkci reálných částic (jak v elektromagnetickém poli, tak pravděpodobně v gravitačním - tzv. Hawkingovo záření z černých děr. Tyto jevy ale je třeba seriózně počítat v rámci kvantové teorie pole.
Kvantové efekty zpestřující život každé částice však přispívají k její
hmotě - k té, kterou měříme v experimentech. Tj. příspěvek virtuálních částic už je započten ve hmotě částic. S Casimirovým efektem tohle ale vůbec nesouvisí: Casimirův efekt je způsoben tím, že
kvantované pole ve vakuu má svou strukturu, není prostě nula
vakuová konfigurace elektromagnetického pole mezi dvěma vodivými deskami je
jiná, než prostě vakuum od nevidím do nevidím. Tento rozdíl vede k přitažlivé síle, aniž by bylo možné jednoduše odhadnout i třeba jen to, zda je přitažlivá nebo odpudivá.
Jasné vysvětlení Casimirova efektu je v mnohých článcích na webu, stačí do hledače napsat "Casimir effect". Za tento efekt neodpovídá hmotnost virtuálních
části mezi deskami ...
Obecná poznámka k tématu: Prakticky jedinou smysluplnou cestou k pochopení
efektu kvantové teorie pole je seriózní studium kvantové teorie pole.
Dotaz: Nedavno jsem v diskuzi na internetu narazil na nazor, ze permanentni
magnet, ktery je priplacnuty na stenu lednicky a drzi tam papirek s poznamkou,
vykonava praci bez prisunu ci ubytku energie. Ze je to vlastne takove perpetum
mobile. Snazil jsem se nad tim premyslet a vytvoril jsem si urcitou svoji
predstavu, tak by me zajimalo jak to opravdu je. Kde tedy magnet bere svoji
energii na to aby mohl byt neustale pripnut na lednici? Jak funguji sily, ktere
proudi z magnetu a prochazi kovovym predmetem v jeho tesne blizkosti. A vykonava
tedy magnet na lednici (drzic papirek) praci? (Aleš Meister)
Odpověď: Magnet držící papírek žádnou práci nevykonává. Možná to vypadá na první pohled nelogické, ale zkusme nahradit magnet hřebíkem hřebíkem nebo lepidlem - když bude papír na ledničce držet hřebík, asi nám bude připadat v pořádku, že niko žádnou práci nekoná. A to přesto, že hřebík na papír působí silou (kdyby nepůsobil, je výslednice sil působících na papír rovna gravitační síle a papír by musel začít padat). A jelikož tedy magnet žádnou práci nekoná, nespotřebovává ani žádnou energii.
K tomu jak funguji sily, ktere proudi z magnetu a prochazi kovovym predmetem v jeho tesne blizkosti - zde doporučuju přidržet se představy že žádná síla neproudí, ale magnet působí silou na stěnu lednice a ta (dle zákona akce a reakce) zase působí silou (přitahuje) na magnet. Detailní pochopení celého jevu by vyžadovalo podrobnější rozbor chování magnetických dipólů v nehomogenním magnetickém poli.
