Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 18 dotazů obsahujících »relativistické«
13) Relativistický paradox
21. 03. 2003
Dotaz: Nedovedu si vysvětlit jeden relativistický paradox: pokud se nějaké auto
pohybuje po síti, jejíž oka jsou v klidu stejně velká jako je rozměr auta,
pak při relativistických rychlostech se z pohledu sítě auto zkrátilo a mělo
by propadnout oky. Z pohledu auta se však zkrátila oka a auto propadnout
nemůže. Tuším, že snad za tím bude relativnost současnosti, ale nedokážu
přijít na to, jak. (Karel)
Odpověď: Tento paradox se často uvádí jako "poklop od kanálu". Snad Vám pomůže
následující výklad.
Nemůžeme si dovolit, aby poklop letěl napřed vodorovně a pak nad
kanálem skočil dolů; to by jednak nebyl rovnoměrný přímočarý pohyb, jednak
by jeho vodorovná složka rychlosti během skoku byla nulová a byla by věta
po kontrakci.
Představte si tedy, že poklop letí ke kanálu šikmo pod malým úhlem.
Poklop byl vodorovný, když stál, a se svou budoucí dráhou tedy svíral malý
úhel fí. Namalujte si to jako obrázek!!! Nyní pošleme poklop v "dárkovém
balení" - v pravoúhlé krabici, která má základnu rovnoběžnou se směrem
letu, a výšku na ni kolmou. (Dokreslete si krabici tak, že v ní poklop
vlastně tvoří uhlopříčku). Tato krabice - až se spolu s poklopem uvnitř
bude pohybovat - bude tedy zkrácená, ovšem výhradně ve směru svého pohybu,
a nikoli ve směru kolmém. Teď je vidět, co se stane s poklopem, který tvoří
uhlopříčku v (zkrácené) krabici. Jednak je kratší ve směru rovnoběžném s
letem, ale ve směru kolmém k letu se nezměnil. Je tedy šikmo! Pokud by při
pomalém, nerelativistickém pohybu těsně škrtal současně vpředu i vzadu, pak
zřejmě při rychlém, relativistickém letu bude škrtat taky, ale protože je
šikmo, škrtne si napřed vzadu, poté vepředu.
No a jak se to jeví človíčku v krabici s poklopem? Podobně. On a
poklop stojí, ale řítí se na něj silnice s otvorem. Když si zase podobně
dokreslíme krabici pro dárkové balení (ačkoliv posílat někomu dárkem díru v
silnici ...), pak je zřejmé, že i teď poklop škrtne těsně, ale z hlediska
silnice napřed vepředu, poté vzadu. Inu, současnost je relativní, tedy
závisí na systému, ze kterého dva "současné" děje v různých bodech prostoru
pozoruji ...
Dotaz: Chtěl bych se zeptat, zda je dnes považován za fyzikálnío
negramota někdo, kdo uznává hypotetický éter, který by
vysvětloval jak relativistické jevy (dilataci času a přírůstek
hmotnosti v závislosti na rychlosti atd), tak problém tzv.
zánikového rudého posuvu, kdy se kvasar vzdaluje rychlostí
4,3c a není třeba složitě měnit Hubbleovy rovnice.
Že se nepodařilo éter experimentálně prokázat, může být také
tím, že hmotnost jeho částice je řádově 10^-24. (Ondřej Loptar)
Odpověď: Za správnou otázku nepovažuju to, kdo je fyzikální negramot,
ale jaké hypotézy byly již ověřeny či vyvráceny. Éter ve
smyslu konce předminulého století asi vyvrácen byl, vákuum
má ovšem netriviální vlastnosti a do jisté míry se na ně
můžete dívat jako na "éter". Upřesněte, jaké
teorie máte přesně na mysli a obrátíme se na kolegy, kteří
mají k relativitě a astrofyzice blíže.
Dotaz: Jede auto a váží 300Kg a jede rychlostí 70 Km/h. Řidič usne za volantem a rovnou to napálí do skály. A nyní je tu otázka: Jakou hmotnost mělo to auto ,když zrovna narazilo do skály (jelo 70 Km/h)? Prosím ,zašlete mi vzorec na tento příklad. A chci se ještě zeptat.Bude se ten vzorec hodit i na výpočet hmotnosti, když třeba to auto narazí do náklaďáku, který jede proti němu a ten náklaďák jede 50 Km/h a váží 800 Kg.. (Tomáš Rosička)
Odpověď: Milý pane, když při Vámi zmíněných rychlostech narazí
auto do skály, má pořád tu samou hmotnost jako v klidu
(relativistické efekty jsou v této situaci zanedbatelné). Jde
vám asi o něco jiného, jde o to, jak moc se to auto a řidič
rozbije. Ke zvládnutí podobných otázek fyzikové vynalezli
šikovnou veličinu, které říkají hybnost, a její vztah k
síle. Hybnost se spočítá podle vzorce hybnost =
hmotnost.rychlost. Aby se hybnost změnila, musí na těleso
působit síla, pak (změna hybnosti)/(doba změny) = průměrná
působící síla. Pak hybnost vašeho auta je 70 km/h. 300 kg =
21000 km.kg/h, v obvyklejších jednotkách 5830 kg.m/s (to vaše
auto je nějaké lehké, normální osobák má tak kolem
tuny...). Když je auto velmi pevné a nesnadno deformovatelné a
narazí do tvrdé skály, tak se může zastavit za velmi
krátkou dobu, například za setinu sekundy, pak průměrná
síla je 583 kN, tedy zhruba dvěstěkrát tíha auta. Je jasné,
že řidič tohle těžko přežije.
Když se auto deformuje snáze (tj. déle, udělá se to tak, že
přední část vozu je zkonstruována a připravena pro
deformaci a pohlcení energie), pak se šance na přežití
posádky trochu zvětší. V 70 km/h a při nárazu do skály
jsou ale šance posádky v jakémkoli autu asi malé.
Když jede zmíněný osobák proti náklaďáku, bude hybnost
osobáku zmíněných 21 000 km.kg/h, hybnost náklaďáku z
druhé strany 40 000 km.kg/h. Celková hybnost se v takovýchto
srážkách zachovává, takže ono sražené souautí se bude
pohybovat ve směru náklaďáku (jeho hybnost převládla) s
hybností 40 000 - 21 000 = 19 000 km.kg/h a bude mít celkovou
hmotnost 800+500=1300 kg, tedy podle vzorce pro hybnost bude mít
sražené souautí rychlost 14,6 km/h. Zkuste si spočítat už
sám, jaká byla změna hybnosti obou aut, k silám byste se
dostal, kdybyste uvažoval deformační vlastnosti obou aut. S
velkou pravděpodobností se zemře při všech vašich
příkladech. Chcete-li tomu rozumnět lépe, začtěte se do
nějaké fyziky resp. mechaniky, dívejte se na kapitoly o
hybnosti, energii, Newtonových zákonech ....
Dotaz: Mohli byste mně prosím nějakým srozumitelným způsobem vysvětlit, co jsou to "virtuální částice"?
(kamil)
Odpověď: Milý kolego, o tom se dá povídat mnoha různými způsoby, ale
pořádně to pochopíte, když se seznámíte s kvantovou
teorií pole, už existuje dokonce česká kniha J. Formánek:
Úvod do relativistické kvantové mechaniky a kvantové teorie
pole, Karolinum 1998, 2000. V této teorii a speciálně v její
diagramatické reprezentaci vystupují částice, které
nesplňují "správný" vztah mezi energií, hybností
a klidovou hmotou, tedy nemohou existovat jako volné částice a
vystupují jako mezistavy ve všech možných alternativách
vývoje daného systému (kvantová teorie se právě vyznačuje
tím, že uvažuje všechny možné cesty vývoje a skládá
jejich příspěvky). Například při popisu rozptylu dvou
elektronů počítáme v kvantové elektrodynamice s tím, že si
"vymění" foton (a skládáme to s příspěvky
výměny více fotonů...), tento virtuální foton však nemusí
splňovat relaci E = pc jako každý normalní reálný foton.
Dotaz: Jak by teoreticky vypadal fázový diagram obecné látky se zakreslaným 4. skupenstvím(plazma).
(Karel)
Odpověď: Jakkoliv
se říká, že plasma je čtvrté skupenství hmoty, nedá se to
brát až tak dogmaticky. Je samozřejmě rozdíl mezi tím,
jsou-li nejmenší částečky plynu navenek elektricky
neutrální a působí na sebe na dálku nanejvýš
dipól-dipólovou interakcí (o dva mocninné řády slabší
než náboje), anebo je-li tvořen zápornými elektrony a
kladnými ionty (neřkuli jen samotnými jádry, jako u vodíku).
Jenomže tomu chybí to, co je podstatné pro fázový přechod,
totiž náhlá, skoková změna fyzikálních veličin (např.
měrný objem) při nepatrné změně teploty. Takže to je
spíše něco jako rozmazaný fázový přechod. To ostatní si
jistě doplníte sám: v pV diagramu bude stabilní oblast
plasmatu ve vysokých teplotách (daleko od počátku), spíše
při nízkých tlacích. Ovšem zase to neextrapolujte moc
daleko. Při opravdu hodně vysokých teplotách (a tlacích) se
vám nastartují termonukleární reakce, když hustotu budete
zvyšovat dále, můžete dojít do stavu, kdy se začnou
uplatňovat obecně relativistické jevy a nakonec vám vše
zkolabuje do černé díry. Naopak půjdete-li s hustotou k nule,
je otázka, co dělat se "systémem", kde máte třeba
1 částici na kubický kilometr (nebo světelný rok ...)
