Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 365 dotazů obsahujících »jev«
8) Motory raketoplánů
30. 04. 2011
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.
Dotaz: Dobrý den, dočetla jsem se, že vystřelená kula se pohybuje po parabole.
Zajímalo by mě proč neletí rovně. Velice děkuji za odpověď. (Marti)
Odpověď: Představme si nejprve, že vystřelíme kulku (například z pistole) ve vakuu
někde na Zemi. Protože planeta vytváří tzv. centrální gravitační pole
(gravitační zrychlení míří ve všech místech kolmo do středu Země, což
má za následek mimo jiné to, že odmyslíme-li si okolní vlivy, padají
upuštěné předměty kolmo k zemi), existuje na daném místě konstantní
gravitační zrychlení g, které stále nutí naši kulku k volnému pádu. My
jsme ji ale vystřelili, takže existuje další počáteční zrychlení,
které by ji nutilo letět vodorovně. Kulce pak nezbývá, než vykonávat oba
pohyby (tedy volný pád i vodorovný "vrh") naráz. Platí tzv. princip
superpozice, ze kterého pro skládání pohybů plyne následující -
nakreslíme-li si graf, potom na ose y kulka "padá volným pádem" a na ose x
"letí vodorovně"...složením obou pohybů dohromady dostaneme pohyb po
části paraboly.
V našich podmínkách je to ale ještě trošku jinak. Vzduch
není nehmotné prostředí, takže klade letící kulce odpor. Na celém pohybu
se to pak projeví tak, že kulka letí po tzv. "balistické křivce".
Dotaz: Které z uvedených těles můžeme považovat za hmotný bod? Míč vystřeleny
na branku, míč v rukou brankáře, běžící zavodník při dálkovém běhu,
boxer při zápase, rotující kulička na stole, kolo jedoucího auta, uměla
družíce Země. Proč tomu tak je? děkuji za odpověď (Jana)
Odpověď: Dobrý den. Hmotný bod je zavedený abstraktní pojem, který se používá v případech, kdy pro pozorovaný experiment/jev nemají rozměry a tvar tělesa žádný smysl uvažovat (například velikost tělesa je vzhledem k rozměrům celého experimentu zanedbatelná, stačí-li nám pozorovat pouze těžiště tělesa, atd.). Takové těleso si představíme jako bod kterému připíšeme hmotnost, rychlost, polohu,.. původního tělesa. Tedy k položené otázce, za hmotný bod můžeme počítat všechny objekty nebo žádné, podle toho, v jaké situaci je pozorujeme. Míč je dobré aproximovat hmotným bodem, chceme-li sledovat jeho trajektorii pohybu po hřišti, rozhodně ale ne, chceme-li sledovat například proudění vzduchu okolo něho při vykopnutí na branku (rozměry míče jsou vůči celému hřišti zanedbatelné, ale vůči těsnému okolí ne).
Teď již určitě nebude těžké, rozmyslet si všechny ostatní případy :-)
Dotaz: Jaký je přesně rozdíl mezi izotopem a nuklidem? Definice obou termínů se
najdou na mnoha místech. Ale není mně z toho zcela jasné, jak se vlastně
odlišují. Bylo by možné nějak blíže objasnit? Snad i na nějakém
příkladu? Předem děkuji. (Martin Konvalinka)
Odpověď:
Dobrý den.
Když hovořím o nuklidu 238U, tak mám na mysli daný prvek s příslušným počtem neutronů. Jiný nuklid je např. 235U. Tyto dva nuklidy náleží stejnému prvku, liší se jen počtem neutronů, a říkáme jim izotopy.
Pojem "nuklid" tedy precizuje pojem "prvku" tím, že dále určuje nukleonové číslo a případně i energetický stav (metastabilní izomerní stavy jader). Zjevně je ale možné se tomuto poněkud matoucímu slůvku vyhnout. Místo "nuklid 238U" můžeme beztrestne říkat např. "jádro 238U".
Dotaz: Zajímalo by mě s kamarády, proč je zemské jádro stále žhavé nebo jestli
postupně chladne? Pokud má stále stejnou teplotu, tak odkud čerpá energii?
Probíhá tam snad termonukleární reakce? Děkuji předem za odpověď. (Mathew)
Odpověď:
Dobrý den.
Už Lord Kelvin se prý pokoušel odhadnout čistě termodynamicky, za jak dlouho vychladne zemské jádro. Jeho odhad byl někde kolem 100 000 let, což bylo zjevně v rozporu s realitou. Zemské jádro má totiž skutečně svůj zdroj energie, nejsou jím však termonukleární reakce, jak píšete (s těmi se setkáte v jádrech hvězd), nýbrž "obyčejný" radioaktivní rozpad. Vzniklé rozpadové elementy předávají svou kinetickou energii jádru, a tím zásadně potlačují proces chladnutí. Lze očekávat, že tento zdroj v čase také poněkud slábne s tím, jak vymírají krátkodobější radionuklidy. Tedy se domnívám, že k mírnému ochlazování v průběhu života naší Země dochází, nicméně jde o proces velmi pozvolný.
