Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 365 dotazů obsahujících »jev«
331) Relativita
26. 07. 2002
Dotaz: Mám dotaz, týkající se teorie relativity.
Tento případ se často na přednáškách/učebnicích zmiňuje a
je bez vysvětlení brán jako "fakt", přičemž mě to stále není
jasné. Představme si člověka, který stojí vedle kolejí,
po kterých jede vlak rychlostí blížící se rychlosti světla
V tom vlaku je zdroj světla. V okamžiku, kdy zdroj světla míjí
pozorovatele, se pozorovatel přemístí za vlak a pozoruje zdroj
světla v posledním vagónu, který se zrovna rozsvítil.
Uvidí tento pozorovatel světlo? A uvidí ho, v případě, že se
vlak bude pohybovat rychlostí světla? Proč neplatí princip
skládání rychlostí? Světlo je přece "jenom vlnění"? Pro něj
to neplatí? Světlo se "prý" pohybuje stále rychlosti c a nic se
rychleji pohybovat nemůže... Ani když se ty dvě soustavy
navzájem pohybují? (Vladimir Busek)
Odpověď: Milý
Vladimíre, světlo má ve vakuu vždycky tutéž rychlost, ať
ho vytvoří cokoli (zdroj stojící anebo letící libovolnou
podsvětelnou rychlostí) a ať ji měříš v kterékoliv
inerciální soustavě. To ber NIKOLI jako (podivný) důsledek
speciální teorie relativity, ALE jako experimentální fakt -
tedy něco, s čím se musí jakákoliv teorie vyrovnat, má-li
být pravdivá. Světlo má prostě stejnou rychlost, ať je ze
Slunce, z hvěz nebo z pozemských zdrojů, ať ho měříš
ráno nebo večer, ačkoliv se ráno pohybujeme spolu s
otáčející se Zemí na rovníku rychlostí 40 000 km za 24
hodin (spočti si číselně, kolik to je v m/s, člověk by to
nevěřil! rychleji než zvuk) a navečer stejnou rychlostí
opačným směrem, na jaře jako na podzim, ačkoliv rychlost
Země na dráze kolem Slunce je 2.pí.150 000 000 km za 1 rok (a
to je bezmála úctyhodných 30 km/s !). Tohle musí vysvětlit
každá teorie, která chce popisovat jevy v blízkosti rychlosti
světla. No a Lorentzovy vzorce pro transformaci - přechod z
jedné soustavy do druhé - to umějí. Galileiho jednodušší
vzorce nikoli.
Z tohoto experimentálního faktu je vidět, že skládání
rychlostí nemůže být (při těchto rychlostech) popsáno
sčítáním, ale jinak. V Galileově transformaci (GT) se
rychlosti sčítají a čas v každé soustavě "tiká"
stejně rychle: co je současné v jednom systému, je současné
i v jiném. O soumístnosti to neplatí - co je soumístné v
jedoucím vlaku (např. že si na tomtéž místě objednám
kávu, dostanu, vypiju a zaplatím), není soumístné vůči
Zemi (je to na různých místech zemského povrchu, třeba v
různých městech). Současnost je v GT invariantní,
soumístnost nikoli. V Lorentzově transformaci (LT) není
invariantní ani soumístnost, ani současnost. Co je ale
invariantní, je "čtyřinterval":
ds . ds = dx . dx + dy . dy + dz . dz - c.dt . c. dt ,
tedy čtverec vzdálenosti dvou událostí, zmenšený o čtverec
vzdálenosti, kterou by světlo uletělo za dobu, která mezi
událostmi uplynula. Podrobný výklad z obrázky a fotografiemi,
na úrovni srozumitelné na střední škole je např. v
učebnici FYZIKA (Halliday, Resnick, Walker, např. PROMETHEUS,
2001), ve čtvrtém dílu - celá kapitola 38 Relativita.
Dotaz: Dokáže súčasná veda vysvetliť ako vzniká posuv pólov, precesný pohyb a prepólovanie?
(jaroslav)
Odpověď: To je několik otázek dohromady, ale s každou z nich si
dovedeme celkem uspokojivě poradit, až na jistý drobeček,
který zmíním nakonec. 1) Posuvem pólů zřejmě myslíte posuv
magnetických pólů vůči zemské ose (= ose, kolem Země
rotuje). Tady je hlavní problém, že nevíme jednoznačně,
jakým mechanismem vzniká magnetické pole Země. 1a) Má se
zato, že hlavní přínos mají proudící žhavé (tekuté a
vodivé) části uvnitř Země. V magnetohydrodynamice se
odvozují okolnosti, za kterých se počáteční magnetické
pole ve vodivé kapalině "strhává" s ní, jako by v
ní zamrzlo. Ovšem o tom, jak a proč v hloubce pod námi
proudí ty žhavé masy, je nesnadné něco přímo zjistit. 1b)
Ví se, že sice je jádro Země železné (a niklové), ale že
toto není příčinou zemského magnetismu. Železo je totiž v
jádře při teplotách mnohem vyšších než Curieova teplota,
čili nemůže být feromagnetické. 1c) Svůj podíl na
magnetickém poli Země mají i v podstatě stálé elektrické
toky v ovzduší způsobované bouřkami.
Na druhou stranu dovedeme velice přesně sledovat magnetické
pole Země v její minulosti zkoumáním vyvřelých hornin, ve
kterých "zatuhlo" pole během chladnutí přes
Curieovu teplotu. Víme tedy o tom, že se Země v historii
přemagnetovává, a to celkem hbitě - v průměru za 1 milion
let (tj. někdy za 100 000, někdy za 10 000 000). To ovšem
neznamená, že by magnetické pole přitom vymizelo, ani že by
např. severní pól (v našem pojetí) putoval z jednoho
zeměpisného pólu po poledníku přes rovník na druhý
zeměpisný pól. On totiž sice vymizí (přechodně) dipólový
magnetický moment, ale vyšší (kvadrupólové, oktupólové)
mohou zůstat, a to i dosti veliké. Navenek se to jeví tedy
tak, jako by na Zemi bylo víc severních (i jižních) pólů na
různých místech. Zemskému magnetismu se věnují samostatné
publikace, ale je dost hezky diskutována i ilustrována v
učebnici FYZIKA (Halliday, Resenick, Walker; vydal Prometheus
2001) v kap. 29.2 (str. 747) a zejména 32.3 - Zemský
magnetismus (str. 835-6) 2) Precesní pohyb nesouvisí s magnetismem, ale
s tím, že Země je setrvačník, který se pohybuje v
gravitačním poli Slunce. Toto lze spočítat velice přesně na
hodně dlouhá období. 3) O "přepólování" jsem se zmínil
už výše.
A ten bonbónek - ani povrch Země není tuhé těleso, ale tak
trochu stydnoucí hustá kaše, která se svraskává (takhle
vznikaly Alpy anebo tak se rozpadal původní prakontinent -
Pangeia - a jeho části se později naopak vklíňovaly do
sebe). Na tomhle pohybujícím se a měnícím se povrchu žijeme
a popisujeme tyto změny - vůči čemu? no právě vůči tomu
měnícímu se povrchu samotnému. Takže můžeme popsat, jak se
dva kontinenty od sebe vzdalují (teď už to umíme i přesně
měřit lasery), ale není vlastně vůbec tak jednoduché popsat
současně všecko.
Odpověď:
Milý Lukáši, omlouvám se za zpoždění s odpovědí.
Z Vašeho dotazu totiž přesně nevyplývá, co Vás
přímo o kulovém blesku zajímá. A tak začnu od
začátku.
Kulový blesk je svítící útvar, který má kulovitý,
výjimečně i hruškovitý tvar a roztřepené okraje.
Velikostně se pohybuje od tenisového míčku po míč
na košíkovou. Některé zdroje uvádějí maximální
velikost až několik metrů. Kulové blesky mají
rozmanité barvy - od sinavě bílé až k sytě
červené, někdy jsou i modré. Jev trvá od několika
sekund až po několik minut. Mohou se pohybovat ve
svislém i vodorovném směru, případně setrvat zcela
nehybně na místě. Pohybují se většinou klidně a
vykazují stabilitu.Velká část z nich se otáčí
kolem vlastní osy. Objevují se náhle, a to jak venku,
tak i uvnitř místností
Dosud nebyla přijata
žádná oficiální teorie o vzniku kulového blesku, ale byly
vysloveny některé hypotézy jako např. že jde o elektrický
výboj, přírodní termonukleární reakci, formu
atmosferického plazmatu atd.
Spoustu dalších zajímavých informací i s obrázky blesků
můžete najít na webu na adrese http://www.darius.cz/ag_nikola/blesk_foto.html, http://mujweb.atlas.cz/www/astrofoto/meteorologii.htm (obrázek je z této stránky)
Dotaz: Co to je kapilární elevace, Franck-Herzův pokus, Millicanův pokus a akcelerace.
(Vladka Haragova)
Odpověď: 1.
Kapilární elevace - Kapilarita je jev, který vzniká
v kapilárách (tenkých trubičkách) jako důsledek zakřivení
povrchu kapalin a vzniku kapilárního tlaku. U kapalin, které
smáčejí stěny kapiláry vzniká s dutým povrchem výslednice
směrem ven z kapaliny. To má za následek, že v kapiláře
vystoupí kapalina do takové výšky h, až
hydrostatický tlak sloupce h vyrovná kapilární tlak
- jde o kapilární elevaci. Pro vypuklý povrch a
nesmáčející kapalinu směřuje výslednice dovnitř kapaliny,
takže sloupec se sníží o h - kapilární deprese.
Podívejte se na obrázek.
2.Millikan
v roce 1909 přímou metodou změřil velikost elementárního
náboje (e = 1,602 . 10-19 C). Určil ji porovnáním
sil, kterými působí elektrostatické a gravitační pole na
malá nabitá tělíska. Mezi desky kondenzátoru byly
vstřikovány olejové kapičky a mikroskopem sledován jejich
vertikální pohyb v přítomnosti elektrického pole a bez
něho. Uspořádání pokusu můžete vidět na obrázku. 3.Franck-Hertzův pokus (1914)
- myšlenka jejich pokusu spočívá v tom, že atomy
zředěného plynu se ostřelují elektrony s rychlostmi 105
m.s-1. Při tom dochází k pružným nebo nepružným
srážkám s atomy plynu. Z jejich pokusu vyplynulo, že při
rychlostech elektronů menších než kritická rychlost
dochází k pružným srážkám s atomy plynu. Elektron
neodevzdá atomu svoji energii, ale odrazí se od něho (změní
se jen směr jeho rychlosti). Pokud elektrony dosáhnou jisté
kritické rychlosti (různé pro různé látky), nastane
srážka nepružná. Elektron odevzdá svoji energii atomu,
který přitom přejde do jiného stacionárního stavu s
vyšší energií. Atom tedy buď vůbec nepřijímá energii
(pružná srážka), nebo ji přijímá jen v kvantech rovných
rozdílu energií dvou stacionárních stavů.Ve svém pokusu
ukázali, že pokud energie elektronů nedosáhne jistou
kritickou hodnotu, nastávají jen pružné srážky elektronů s
atomy plynu. Uspořádání jejich pokus můžete vidět na obrázku. 4. Akcelerace = zrychlení.
Mění-li se vektor rychlosti, říkáme, že se těleso pohybuje
se zrychlením. Zrychlení jako fyzikální veličinu značíme a,
jeho jednotkou je m.s-2.
Dotaz: 1.Slyšel jsem, že na Jupiteru existuje vodík v "kovovém stavu" . Jaké má vlastnosti a co to vlastně je?
2. Šel by udělat "podomácku" laser-jak?
3. Viděl jsem v noci, jak blesk uhodil do vysokonapěťového transformátoru a po chvilce se kolem transfornátoru objevila modrá světélkující mlha, která se asi 10min pohybovala od transformátoru a pak pomalu zanikla. Co to bylo a na jakém to je principu?
(Merek)
Odpověď: 1.
Nevím, zda zrovna na Jupiteru je a proč se soudí, že
by tam pro něj byly vhodné podmínky. "Vodík v kovovém
stavu" je docela lákavá představa založená na tom, že
vodík je ve stejném sloupci jako alkalické kovy.
"Obvyklý" ztužený vodík (ochlazením, resp. za
mírně zvýšených tlaků) je ale izolátor složený z molekul
H2 držících spolu van der Waalsovými silami,
nikoli vodič. Lze si ale představit, že za hodně vysokého
tlaku by mohla existovat kovová vazba. 2. Koupit si vhodné zařízení, např.
laserové ukazovátko (na trhu od 100 Kč) anebo v obchodu se
součástkami polovodičovou laserovou diodu. Jde o to, k čemu
ten laser potřebujete. 3. Zřejmě tam došlo k ionizaci vzduchu,
eventuálně k tvorbě metastabilních radikálů. To, že šlo
právě o vysokonapěťový transformátor, se mi ani nezdá
podstatné tak, jako to, že do (kovové konstrukce) uhodilo.
Milý Lukáši, omlouvám se za zpoždění s odpovědí.
Z Vašeho dotazu totiž přesně nevyplývá, co Vás
přímo o kulovém blesku zajímá. A tak začnu od
začátku.