Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 365 dotazů obsahujících »jev«
356) Setrvačník
02. 05. 2002
Dotaz: Pravou i levou rukou uchopím přední zdemontované kolo jízdního kola za osku a prudce jím roztočím o zem. Jednou rukou ho pak klidně mohu pustit, držím ho pouze jednou rukou,a to dokonce takovým způsobem, že mi leží na prstu. Kolo nespadne a drží stejný směr. Proč je tomu tak, souvisí stabilita jedoucího cyklisty s tímto jevem? (K.Balvar)
Odpověď: Jev,
který popisuješ souvisí s tím, že na osu ROZTOČENÉHO
setrvačníku působí tíha tak, že stáčí osu rotace VE
VODOROVNÉM směru. Na prstě nebude tedy kolo s osou mířící
stálým směrem, ale bude osa rotovat ve vodorovné rovině.
Ještě lépe to bude vidět, jestliže kolo místo podepření
prstem pověsíš za provaz. Rovnováha na kole s tím úzce
souvisí. Když se kolo nakloní např.doleva, způsobí zemská
tíže pootočení osy kola doleva a kolo se bude nadzvedávat.
Dotaz: Rád bych věděl proč u mikrovlnné trouby je frekvence záření 2,45 Ghz.
Je zvláštní, že tuto hodnotu zná hodně lidí z mého okolí, ale nikdo mi nedokáže říci, proč je to tak....
(Tomáš Martinka)
Odpověď: Milý pane kolego, je to proto, že právě tyto frekvence jsou
dobrým kompromisem pro to, aby byly tak akorát absorbovány
vodou, tuky a dalšími organickými materiály - pronikají do
hloubky několika centimetrů a tak zahřívají objemově to, co
do trouby strčíte. Mechanismus absorbce je asi takový, že
cloumáte molekulami, které jsou ale vázány k okolním. Tím
se absorbovaná energie "chaotizuje" a pokrm se hřeje.
Podívejte se na stránky http://www.howstuffworks.com/microwave.htm a zvláště na odkaz in-depth questions and
answers. Podobných stránek je moc. Jinak je to dost podobné
tomu, když si mobilním telefonem při hovoru hřejete mozek,
jen ten výkon je tak zhruba tisíckrát menší...
Na frekvenci 2,45 GHz resonují molekuly vody H2O. Voda je ale
obvykle ve tvaru "nadmolekul" typu (H2O)5 nebo (H2O)6,
protože je to energiově výhodnější. Když molekula rezonuje
a rozkmitá se, vytrhne se tím z nadmolekuly (na to je potřeba
jistá energie E). Zpětnou tvorbou nadmolekul se tato energie
zpětně uvolní, což se projeví tím, že se voda zahřeje.
Proto se vám za 12 s rozpeče rohlík (díky vodě v něm),
zatímco mikrotenový pytlík zůstane studený, a ohřívá se
spíš kontaktem s teplým rohlíkem.
Podívejte se třeba do velké barevné učebnice FYZIKA
(Halliday, Resnick, Walker), čes. překlad Prometheus,2001, do
kap. 23.9 Mikrovlnné vaření..
Dotaz: Jaká je potenciální energie tělesa o hmotnosti m, které leží na povrchu Země(Ep=0).
Kdybychom teoreticky provrtali Zemi od jižního pólu k jížnímu, jak by se spočítala rychlost tohoto tělesa, které by prolétalo tímto otvorem?
(Jiri Zendulka,student)
Odpověď: Potenciální energie tělesa o hmotnosti m závisí na tom, kde
zvolíme hladinu nulové potenciální energie. Když se tato
hladina volí na povrchu Země, to je případ kdy Ep=0.
Častěji se volí v podobné úvaze hladina nulové
potenciální energie v nekonečnu. V tomto druhém případě je
potenciální energie na povrchu Země záporná (těleso padá k
Zemi) a má hodnotu - G˙(m˙Mzemě)/R , kda G je
gravitační konstantaa R poloměr Země. Pokud zanedbáme změny
hustoty Země s hloubkou, působí na těleso ve vzdálenosti r
od středu Země gravitační síla koule, která je pod ním.
Síly od části Země v kulové vrstvě nad jeho úrovní se
ruší. Platí tedy pro urychlováni tělesa podle Newtonova
zákona
a = - G˙(4/3˙p˙r3˙rZemě)/r
2
a= - konstanta˙r , kde konstanta = G˙4/3˙p˙rZemě
hmotnost tělesa se vykrátila, r 2 jsme taky
vykrátili. Výjde nám tedy a = - konstanta˙r. To je typická
rovnice pro harmonický (sinusový) pohyb. Těleso by tedy
kmitalo, jako na pružině, rovnovážná poloha by byla ve
středu Země. Úhlová frekvence tohoto pohybu w =
druhá odmocnina z konstanty
Středem Země to profrčí maximální rychlostí R˙w a
pak se to zase zpomaluje až k nule na protější straně. To
vše by ovšem platilo při homogenní hustotě Země a tunelu
vzduchoprázdném. Reálnější pohled by vyžadoval znát, jak
se hustota Země mění s hloubkou. Do středu Země se zavrtat
neumíme a tak závislost hustoty na hloubce neznáme. Jestli se
to dá nějak nepřímo odhadovat nevím. Pro jistotu to ještě
posílám k poznámkám na katedru geofyziky.
Dodatek: Z hmotnosti Země 5,97˙1024
kg a R = 6 378 000 m lze vypočítat, že T = 2p/w =
84.5 min (tj, těleso se na druhé straně objeví za méně než
tričtvrtě hodiny!). Maximální rychlost ve středu Země bude
asi 2200 km/h. (MR - 10.4.2002)
Dotaz: Jestliže se nějaké těleso pohybuje vysokými rychlostmi, řekněme > 50000 km/h, pak jsou na něm jasně pozorovatelné relativistické efekty jako je zpomalení času, nárůst hmotnosti apod. To z hlediska vnějšího pozorovatele, jenž je v relativním klidu vůči pohybujícímu se tělesu. Otázka zní "je následující úvaha správná?" - Při zvyšování rychlosti se zvyšuje i hmota tělesa, při zvyšování hmoty se rovněž ale musí také zvyšovat gravitační síla touto hmotou "generovaná" (vzhledem k vnějšímu pozorovateli). Jestli je tedy nárůst hmoty pozorovaná "realita" pro vnějšího pozorovatele, zjistí při těsném průletu takto se pohybujícího se tělesa i jeho zvýšenou gravitaci? Tzn. naměří ji? Zacloumá to s ním silově při průletu? Pokud ano, budou se hmotné objekty pohybující se rychostmi blízkými světlu jevit díky silné gravitaci, generované relativistickou hmotou tělesa, jako kandidáti na kolapsar (černou díru) díky silnému zakřivení časoprostoru plynoucího z již zmíněné gravitace?
(Zelinka Ivan / http://www.ft.u)
Odpověď: *ANO,
pro další úvahy je ale asi vhodné se na tutéž situaci
podívat vždy také z hlediska soustavy toho letícího objektu.
Kdybyste je dostatečně urychlil, tak asi ano,
až na to, že bych v takové situaci nevěřil newtonovské
gravitaci a interakci dvou třeba supertěžkých objektů
počítal pomocí adekvátní teorie, tj. OTR. Výsledek neznám.
Kdybyste chtěl uvažovat o konkrétních důsledcích, měl
byste se taky ptát na otázku, na jaké energie jste schopen
jaké objekty urychlit. Na podobné otázky se můžete podívat
do profesionální literatury.
Dotaz: Existuje ještě nějaký zcela náhodný fyzikální děj kromě radioaktivního rozpadu? (Tomáš Buchta)
Odpověď: Striktně vzato, skutečnou náhodu vnáší do fyziky pouze
kvantová mechanika, respektive ta její část, která souvisí
s procesem, kterému říkáme kvantové měření. Není to jen
radioaktivní rozpad, ale mnoho dalších procesů, kdy se
sledovaný kvantový systém chová statisticky - vykazuje cosi,
čemu říkáme kvantové fluktuace. Teorie je schopna
předvídat všechny možné statistické charakteristiky těchto
procesů, např. střední hodnoty, středni kvadratické
odchylky od těchto hodnot atd., jen ne to, která konkrétní
hodnota bude v danou chvíli skutečně naměřena. To je podle
kvantové teorie fundamentálně náhodné (v mezích daných
předpovězeným rozdělením pravděpodobnosti). Einstein to
kdysi lapidárně vyjádřil tak, že podle kvantové mechaniky
"Bůh hraje v kostky."
Vzniká ovšem otázka, zda se i teoreticky zcela
deterministické procesy nemohou někdy jevit jako procesy
víceméně náhodné. To, jaké bude počasí v Praze letos o
Velikonocích, by mohlo posloužit jako dobrá ilustrace. Pohyby
vzdušných mas se dozajista řídí krásnými a
deterministickými rovnicemi fluidní mechaniky, jenže při
neúplné znalosti momentálního stavu ovzduší není možné
počasí s takovou přesností na tak dlouho dopředu
předvídat. I velmi malá změna momentálních podmínek
(která je pod hranicí přesnosti prováděných měření)
totiž může způsobit zcela zásadní změny v dlouhodobé
předpovědi. Říká se tomu efekt motýlích křídel. Existuje
celá disciplína zabývající se podobně
"patologickými" systémy klasické mechaniky - mluví
se zde o tzv.deterministickém chaosu - a je to velmi krasná
disciplína...
Na závěr bych ještě chtěl poznamenat, že
někdy je náhodu opravdu těžké rozeznat od nenáhody. Když
třeba vezmete jednotlivé cifry čísla pí a budete se snažit
zjistit, jestli se chovají "statisticky" nebo
"pravidelně", zjistíte - pravděpodobně ke svému
značnému údivu -, že neexistuje prakticky nic, co by
naznačovalo, jak jednoduchým algoritmem bylo toto číslo
vygenerováno (zkuste na to napsat počítačový program - bude
kratký!). Na první pohled se zdá, že i to staré dobré pí
je úplně náhodné číslo...
