Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 365 dotazů obsahujících »jev«
4) Splynutí elektronu a protonu?
18. 09. 2011
Dotaz: Dobrý den, zajímalo by mě,proč se k sobě nepřitáhne elektron s
protonem,když mají rozdílné el. náboje.Ty se přece přitahují. Děkuji. (Karel František)
Odpověď:
Dobrý den.
Pokud chcete řešit vzájemný pohyb v soustavě proton-elektron, můžeme provést následující zjednodušení: Proton je asi 2000 krát těžší než elektron, čili můžeme předpokládat, že silové účinky na proton budou zanedbatelné a že se nebude pohybovat. Celý problém se pak řeší jako pohyb elektronu v Coulombickém poli pevného "protonu".
Jde fakticky o problém stability atomu vodíku 1H, tedy vázaného systému proton-elektron. Otázka toho, proč se elektron "nezhroutí" do jádra (tj. nesloučí se s protonem), trápila počátkem 20. století mnoho fyziků. Návrh na vysvětlení přinesl Niels Bohr, který navrhl, že v rámci atomového obalu existují jakési stabilní orbity o přesně daných energiích, po nichž obíhají elektrony bez ztráty energie. Viz Bohrův model atomu.
Šlo prakticky o "zrod nové fyziky" - kvantové teorie. V rámci ní jsme schopni popsat a vysvětlit mnoho jevů v mikrosvětě, na které klasická fyzika nestačí.
Dotaz: Dobrý den, při práci s GPS jsme hledali nejdelší vzdálenost od místa
svého bydliště-tedy svého "protinožce".Ten bod se nachází
někde v oceánu u Nového Zélandu. Přitom jsme si položili otázku, na
kterou jsme měli různé teorie. Co by se stalo, kdybychom z našeho
stanoviště provrtali celou zeměkouli, až k svému "protinožci"?
Pomineme teplotu zemského jádra!Čistě teoreticky. Někteří z nás se
domnívají, že dojde k spojité nádobě - voda se dostane až na naše
stanoviště, druzí mají názor, že voda dojde k těžišti (jádru),Je tu i
názor, že voda dojde i za těžiště o hydrostatický sloupec výšky vody v
daném místě oceánu. Bereme to jen jako zajímavou dikuzi o fyzikálních
zákonech a rádi bychom věděli řešení této situace. V případě, že
nám odpovíte budeme moc rádi. Děkujeme a přejeme pěkné prázdniny. S
pozdravem Ladislav Vysloužil (Ladislav Vysloužil)
Odpověď:
Dobrý den.
Ve své podstatě vysvětlení pomocí spojitých nádob i vyrovnání hydrostatických tlaků je v pořádku, obě jsou v principu totožné. Jediné, které se mi jeví jako špatné, je to, že voda doteče "jen" k těžišti. Pokusím se podrobněji popsat své úvahy a uvidíme, nakolik se budeme shodovat :-)
Předně, Váše debata se týká již klidového stavu, kdy systém zrelaxuje do rovnováhy. Zajímavé ale je zamyslet se nad procesem, kterým se do této rovnováhy systém dostane. Kdybychom do této "nekonečně hluboké šachty" vhodili kamínek a neuvažovali energetické ztráty (tření), tak by onen kamínek konal netlumený kmitavý pohyb. Gravitační síla by působila "jako pružinka". Při pádu by se zeslabovala směrem k těžišti a po průchudu tímto rovnovážným bodem by opět nabírala na síle. Lze to nahlédnout ze situace, kdy se kamínek nachází v hloubce H pod povrchem Země o poloměru R. Gravitační urychlení zde způsobuje výhradně hmota Země koncentrovaná v kouli o poloměru (R-H). Gravitační příspěvky "slupky" nad touto koulí (tedy mezikoulí o tloušťce H) nepřispívá, neboť jeho gravitační působení se vzájemně vyruší. Toto by bylo vhodné nějak přesněji ukázat, ale myslím, že to lze alespoň odtušit.
V případě "vlití" oceánů můžeme říci, že se bude jednat o mnohem složitější pohyb, jeho základ však bude opět pohyb kmitavý, podobně, jak popisuji výše. Asi bychom měli uvažovat ztráty třením, a tak budou kmity oslabovat a systém bude relaxovat do rovnovážné polohy. Tou bude stav, kdy těžiště těchto oscilujících vodních mas se bude nacházet v těžišti Země - v rovnovážné poloze. To odpovídá stavu, kdy hydrostatické tlaky sloupce vody na jednu i na druhou stranu od rovnovážné polohy jsou shodné.
Dotaz: Dobrý den, vzhledem k událostem v Japonsku bych chtěla vysvětlit, proč jód
chrání před radiaci a v jaké dávce, a jak to funguje? (Jana)
Odpověď: Při jaderné havárii může dojít mimo jiné k úniku radioaktivních látek.
Mezi ně patří i radioaktivní izotopy jodu.
Lidské tělo jod potřebuje ve
stopovém množství, zato ale bezpodmínečně. Je nutný pro správné fungování
hormonů štítné žlázy, kde se také ukládá. (Nedostatek se může
projevovat únavou, zimomřivostí, tloustnutím, depresemi, úbytkem vitality.
Nadbytek naopak například třesem, hubnutím, neklidem, úzkostmi.) Dostaneme-li se tedy do oblasti, kde se vyskytuje radioaktivní jod, štítná
žláza se jím zásobí a ten nás potom zevnitř ohrožuje. Tomu je možné
předejít včasným "doplněním chybějících zásob" jodem neradioaktivním
(stabilním), například z tablet. Jeho radioaktivní příbuzný se potom v
těle neváže a je vyloučen.
Takto nás neohrožuje pouze jod, ale například
i stroncium či cesium. Na rozdíl od jodu, který má poločas rozpadu asi
týden, mají zmíněné dva prvky desítky let.
V první polovině března
došlo k havárii japonské elektrárny Fukušima. Lidé si vzpomněli na
události z let 1986, kdy došlo k havárii Černobylu, a začali se bát. Tady
tedy několik fakt, co se týká zasažení Evropy (našeho území) radiací:
- Radiace, která dosáhla našeho kontinentu byla asi 1000-10000 krát nižší,
než radiace po černobylské havárii. Zaprvé, fukušimská havárie zdaleka
nebyla tak tragická, jako její známá předchůdkyně, zadruhé, dle
provedených výpočtů (které později byly potvrzeny), se "radioaktivní
oblak" pohyboval prvotně přes oceán, až po delší době dosáhl Ameriky a
nakonec přeletěl i k nám. Hodnoty radioaktivního záření ale s časem
velmi rychle klesají, takže na našem území je již zaznamenaly pouze
citlivé přístroje a vliv na člověka/přírodu to nemělo žádný. Pěkné
porovnání si můžete přečíst na stránkách
http://tn.nova.cz/magazin/hi-tech/veda/cernobyl-a-fukusima-ktera-z-elektraren-zabila-vice-lidi.html
, kde jsou i animace postupu "radioaktivních mraků" z Černobylu a Fukušimy.
- Aktuální stav radiace na našem území můžete sledovat na stránkách
Státního ústavu radiační ochrany, kde naleznete i tyto grafy
http://www.suro.cz/cz/rms/ovzdusi/tyden#obr1 . Jen pro porovnání, nejvyšší
hodnoty se blíží k 0,01 Bq/m3, při Černobylské havárii to byly
desítky až stovky Bq/m3.
Nakonec bych připojila ještě malé
varování - v této situaci je využívání jodových tablet a podobných
přípravků zbytečné a bez dohledu lékaře může způsobovat i zdravotní
komplikace.
Jestli vás ani toto neuklidnilo, přečtěte si
http://www.suro.cz/cz/rms/informace-statniho-ustavu-radiacni-ochrany-v-v-i-k-udalostem-v-japonsku/otazky-a-odpovedi-k-havarii-v-japonsku na stránkách Státního ústavu radiační ochrany, který se tímto tématem
zabývá.
Dotaz: Dobrý den, dočetl jsem se, že 21.12.2012 se má Země společně s ostatními
planetami dostat do neobvyklého seskupení - kříže. Můžete to potvrdit
nebo vyvrátit? Dále pak někteří zlí jazykové trvdí, že to bude mít za
následek přepólování magnetického pole Země? Je něco takového vůbec
možné? Jak dlouho by tento proces trval a co by mohl způvobit? (Jakub Moučka)
Odpověď: Nejprve zkusím odpovědět na druhou otázku. Přepólování Země není jev
naší planetě neznámý. Za posledních 20 milionů let se údajně odhaduje
60 přepólování, což udává periodu dlouhou řádově stovky tisíc let.
Samo přepólování potom trvá řádově stovky let. Není to tedy otázka ani
dne, ani roku. Z paleontologických nálezů navíc není patrný žádný vliv
na biosféru. Jediný možný "problém" o kterém se diskutuje je ten, že v
době přepólování je zřejmě magnetické pole Země, které skýtá ochranu
před Sluneční aktivitou, oslabené. Naše atmosféra je ale natolik silná,
že je nepravděpodobné, že by tím byl život na Zemi jakkoli zasažen.
Z dosavadního poznání vyplývá, že přepólování není spuštěno
vnějším podnětem, ale že jde o jev více či méně pravidelně se
opakující, vycházející "zevnitř" planety. V dnešní době síla
magnetického pole Země postupně s časem klesá (asi o 0,07 procenta za rok),
což s přihlédnutím k průběhu minulých přepólování značí, že tuto
událost můžeme očekávat za pár tisíc let.
Pro příklad tohoto úkazu nemusíme chodit daleko - naše Slunce mění polaritu každých 11 let (jsou
známé přestávky, jakési vynechání cyklu někdy v 16. století). Zatím
neexistuje obecně platné vysvětlení, proč tomu tak je, nicméně zdá se,
že to souvisí se strukturou jádra a dynamickými procesy uvnitř. Jakýkoli
vliv na události, život nebo procesy tady na Zemi zatím prokázány nebyly.
Pojďme se dále podívat na okolní planety. Magnetická pole Merkuru, Venuše
a Marsu jsou naprosto zanedbatelná, nedosahují síly ani jednoho procenta pole
Země. U Jupiteru a Saturnu je to jiné. Mají podstatně silnější pole,
nicméně díky obrovským vzdálenostem na Zemi tato pole "nedosáhnou"
(výrazněji se ovlivňují pouze navzájem). Neptun a Pluto oproti předešlým
dvoum obrům mají pole slabší a ještě nám jsou vzdálenější.
Dalším
možným "spouštěčem přepólování" by mohlo být například jakési přeskupení hmoty v jádře, díky
náhlé změně gravitace působící na Zemi. Jediné objekty, které ale naši Zemi prakticky gravitačně
ovlivňují jsou Slunce a Měsíc, jejichž působení je ověřené již
pěknou řádkou let ve všech možných polohách a k přemagnetování
primárně díky nim rozhodně nedochází.
K Vašemu prvnímu dotazu - různá
speciální zarovnání planet tak či onak můžeme pozorovat "každou
chvíli". Díky výše zmíněným důvodům je snad zřejmé, že nijak
neovlivňují magnetické pole Země. Podíváte-li se na animace sluneční
soustavy v daný den (např. na stránkách NASA: http://space.jpl.nasa.gov/),
žádná speciální zarovnání zřejmě nenajdete (alespoň mé fantazii se to
nepodařilo).
Dotaz: Proč fungují motory raketoplánu i ve vzduchoprázdnu? (David Siegert)
Odpověď: Motory raketoplánů fungují na principu fyzikálního jevu, který znáte pod
názvem 3. Newtonův pohybový zákon, zákon akce a reakce. Jak si můžete
vyzkoušet, působí-li těleso silou na jiné těleso, působí i druhé
zmíněné stejně velkou silou na první - dáme-li facku, nebolí to pouze
obdarovaného, ale i nás; odstrčíme-li se od zdi, odstrčí se i "zeď od
nás" (můžeme ji zbořit, je-li postavená např. z molitanových kostek);
nafoukneme-li balónek a potom ho pustíme, utíkající vzduch z otvoru, který
je hnán smršťující se stěnou, urychluje míček na druhou stranu.
Vystřelíme-li z pistole na kolečkových bruslích, zpětný ráz nám je
"nastartuje" a my pojedeme na druhou stranu, pryč od zastřeleného.
Podobně
fungují i motory raketoplánů. Stačí tedy zajistit, aby bylo něco
dostatečně rychle hnáno směrem "ven" z lodi a loď pojede, kam si kapitán
přeje.
To se zajišťuje různými způsoby. Existuje množství motorů,
které fungují na principu chemických reakcí. Loď si s sebou veze např.
stlačený kyslík s palivem, tekutý kyslík s vodíkem, atd. Tyto složky se
nechají zreagovat a získaná energie je použitá pro pohon lodi.
Zajímavé
ale je, že existují i jiné způsoby. Tzv. iontový motor je toho důkazem.
(Princip činnosti vysvětlím na konkrétním typu, ostatní se liší
používaným plynem, velikostmi napětí,..). Využívá atomů xenonu, který
je pro tyto účely velice vhodný - je to inertní plyn, takže nereaguje se
stěnami reakční komory, má na inertní plyn nízkou ionizační energii,
není radioaktivní,.. Atomy xenonu jsou ionizovány pomocí elektronů a potom
směrovány a urychlovány soustavou dvou mřížek, mezi kterými je napětí
kolem 1280 V. Toto napětí atomům dodává zrychlení řádově 810 až 910
m/s2, což nakonec dává rychlost částice 35 000 m/s. Díky stejnému efektu
jako například u nafouknutého balonku potom dochází ke zrychlení celé
lodi. Tyto motory mají poměrně malou tahovou sílu (udává zrychlení
řádově 10-2 m/s2), používají se proto především pro dlouhodobé mise.
Jejich nespornou výhodou je malá míra opotřebení a dlouhá životnost.
