Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 117 dotazů obsahujících »nějaký«
111) 1. Zvětšení hmotnosti = zvětšení gravitace?
26. 03. 2002
Dotaz: Podle speciální teorie relativity se s vzrůstající rychlostí zvyšuje hmotnost pohybujícího se objektu (vůči pozorovateli, který je v klidu). Mění se tedy i gravitační síla, kterou působí těleso (resp. platí Newtonův gravitační zákon, nebo to nějak postihuje obecná relativita)?
(Zdeněk)
Odpověď: Máte-li obecně
nějaký složitý systém, ve kterém jsou různé hmoty a
libovolně rychle se vůči sobě pohybují, je potřeba
aplikovat obecnou teorii relativity. V některých případech je
to ale jednodušší. Když budete mít (skoro) plochý prostor,
tj. např. daleko od Slunce, pak stačí uvažovat Newtonův
zákon a testovací tělísko uvažovat s hmotnosti, která
odpovídá jeho rychlosti. Když se však například ke Slunci
přiblížíte (plochý prostor přestane být ideální
aproximace), máte šanci vidět odchylky od newtonovské
gravitace - fotony se například v poli ohnou dvakrát více,
než by odpovídalo newtonovskému přitahování fotonů s
hmotností odpovídající jejich energii. Tento faktor 2 je
specifický pro Einsteinovu OTR a je jiný pro některé další
alternativní teorie (různé teorie různě pojednávají
geometrii prostoru).
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...
Dotaz: Gravitace prý není nic jiného, než deformace prostoru (a času) vlivem hmotnosti tělesa. Často bývá vysvětlována na příkladu plátka a kulečníkové koule. Všichni víme, co se stane, když se plátno ve všech směrech napne - velký důlek se zmenšuje až skoro zmizí. Má tedy i rozpínání vesmíru (prostoru) nějaký vliv na gravitaci těles? Nebo je nesmyslná otázka? (Marek Voltner)
Odpověď: Ona ilustrace "plátna a koule" je jen názorným
přiblížením poněkud složitější situace: podle
Einsteinovy obecné relativity (podle níž lze gravitační
působení vysvětlit deformací prostoročasu) je zdeformován
příslušným způsobem třírozměrný prostor spolu s
jednorozměrným časem. Zakřivení je tedy složitější co do
struktury a ona analogiie se zdeformovanou dvojrozměrnou plochou
představuje jen jeden z několika možných "řezů"
tímto zakřiveným čtyřrozměrným kontinuem. Nicméně, ve
Vašem dotazu uvádíte, že při "natahování
plátna" se bude důlek zmenšovat a tedy křivost zanikat.
Podle analogie by se měla zmenšovat gravitace. V podstatě lze
říci, že máte pravdu a analogie v jistém smyslu opravdu
platí: při rozpínání vesmíru se galaxie od sebe vzdalují,
jejich vzájemné gravitační působení se zmenšuje a
odpovídající zakřivení prostoročasu mezi nimi klesá.
Dotaz: Zajímalo by mě, proč se nevyužije radioaktivní záření např. v laserové technice. Vždyť radioaktivní záření má velkou intenzitu a vysokou frekvenci emitujících kvant.Proč se tento zdroj nevyužije a jeho vysoká energie záření se neprožene přes nějaký modulátor,či scintalační zařízení, které přetransformuje např. rent. či gama záření na záření s menší frekvncí, s delší vlnovou délkou. Kdyby se enerie např.gama záření (jeden foton) přetransformovala na tři fotony s menší energií, ale součet těchto kvant by zase dal enerii gama záření.Takže by se zvětsila hustota, počet fotonů.Tohoto by se mohlo právě využít u laseru a docílit dostatečně velké energie buzení laserového systému. Vždyť by tímto způsobem odpadly veliké požadavky a nároky na příkon buzení, čerpání a vytváření populace hladin.To my není jasné, protože jestli jsem někde neudělal chybu v mých "úvahách", tak mi célý problém, který jsem zde nastíníl, příjde celkem logický, pokud se nemýlím. (Michal Tomáš)
Odpověď: Lasery v rentgenové oblasti se používají a vyvíjejí, ovšem
s většími potížemi než lasery ve viditelné spektrální
oblasti. Při laserové generaci způsobem obvyklým ve
viditelné spektrální oblasti, tj. stimulovanými přechody
mezi energetickými hladinami atomů, je nutné dosáhnout
přechodů mezi energeticky hodně vzdálenými hladinami (velká
hodnota energie vyzářeného fotonu), tj. mezi vnitřní a
vnější atomární hladinou. Ke vzniku stimulované emise je
nezbytné vytvoření inverze obsazení hladin (na vyšší
hladině je více atomů než na hladině spodní). Inverze
obsazení zmíněných energetických stavů má však velmi
krátkou relaxační dobu a proto je obtížné zajistit
dostatečně silné čerpání (dodání vnější energie),
které by umožnilo vznik dostatečně velkého inverzního
obsazení. Používá se například jaderný výbuch. Lasery v
rentgenové oblasti mohou ovšem pracovat i na jiném principu,
například stimulovanou emisí záření, které vzniká při
relaxaci látek, které byly ionizovány průchodem velmi
intenzivního femtosekundového světelného pulsu. Rentgenové
lasery jsou pro vysokou hodnotu energie fotonu vhodné v
"silových aplikacích", tedy pro vojenské účely,
ale vhledem k malé vlnové délce dovolují také účinnou
kompresi pulsů v čase a fokusaci svazků do velmi malých
rozměrů.
Navrhovaný postup, tedy rozložení energeticky velkého
fotonu na fotony menší může probíhat pouze ve vhodném
nelineárním optickém prostředí. Optické parametrické
procesy, k nimž navrhovaný proces patří, probíhají s
určitou účinností, která klesá s rostoucím řádem procesu
(s počtem fotonů, na který se původní foton rozpadá). V
daném případě by proto účinnost celého procesu byla velmi
malá. Výhodnější by byl kaskádový proces, tj. například
následné půlení fotonů. Ovšem světlo ve viditelné oblasti
by bylo získáno s mimořádně malou účinností. Opačný
proces, tedy sčítání "malých" fotonů pro vznik
velkého fotonu se dá využít naopak k převodu záření do
oblasti velmi krátkých vlnových délek. Tak například
kaskádovou generací násobných frekvencí bylo převedeno
záření neodymového laseru (1064 nm) na vlnovou délku 38 nm
(28 - krát původní frekvence).
Dotaz: Zajímalo by mne, jak jinak (a jestli vůbec), než pomocí rozměrných kyvadel, nebo olověných koulí na vlasci se dá změřit gravitační zrychlení v určitém bodě.
Náš vyučující fyziky tvrdil, že existuje nějaký přístroj (zjednodušeně řečeno krabička s displejem), který položím kdekoliv a přímo vidím místní g. Nikdo jsme však o něm nedokázali nic bližšího zjistit.
(Tomas Vokoun)
Odpověď: Krabičku, která by
uměla měřit tíhove zrychlení, byste si určitě dokázal
postavit sám - stačí do krabičky na gumičku pověsit třeba
větší matici, k tomu si udělat stupnici (zkuste vymyslet,
jak). Takovýhle GRAVIMETR je určitě schopný identifikovat
změnu g za jízdy ve výtahu. Když současně stisknete stopky
a stopky z definované výšky upustíte, máte na jejich
rozbitém ciferníku po dopadu údaj o době letu, ze kterého
také g zjistíte.
O mnoha dalších principech gravimetru se dozvíte na webu,
klíčové slovo je "gravimetr" resp.
"gravimeter", např. http://www.ifag.de/Geodaesie/earth_rotation/superconducting.htm
Článků na www jsou spousty (pozoruhodné je, že skutečně
existují i gravimetry, ve kterých se nechá padat tělísko a
měří se jeho doba letu), navíc člověk zjistí, k čemu
všemu může taková gravimetrie být.
