Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 42 dotazů obsahujících »tono«
11) Faradayova klec
09. 10. 2006
Dotaz: Slysel jsem, že panelovy dum je jakasi Faradayova klec. Co to znamena pro
vnitrni podminky v dome, popr. pro jeho mikroklima a jaky vliv to ma na lidkse
zdravi? Predem dekuji za reakci (Ivan DRábek)
Odpověď: Pojem Faradayova klec se používá pro prostor (objem) uvnitř vodiče. Je-li vodič umístěn do elektrického pole, přeskupí se v něm (tedy přesněji na jeho povrchu, kde jsou volné náboje soustředěny) elektrické náboje tak, aby vnější elektrické pole co nejvíce vykompenzopvaly a uvnitř vodiče tak bylo výsledné elektrické pole nulové. Je to důsledek toho, že různé náboje se přitahují (a dostanou-li se blíže k sobě dojde k zeslabení celkového pole), zatímco stejné náboje se odpuzují a snaží se tedy co nejvíce rozprostřít a rozmístit co nejdále od sebe.
Panelový dům je postaven z betonových panelů, uvnitř kterých jsou betonem zality ocelové pruty (tedy vodiče), panely jsou navíc k sobě svařeny (vodivě spojeny). Do určité míry lze tedy i panelový dům považovat za vodič a místnosti uvnitř domu za Faradayovu klec, ikdyž rozhodně ne dokonalou (efekt takovéto Faradayovy klece mimo jiného výrazně snižuje přítomnost velkých "děr" - oken a dveří).
A co to pro nás znamená? Pro člověka a jeho zdraví to nepředstavuje žádné nebezpečí (spíše naopak, je díky tomu částečně odstíněn od některých elektromagnetických vlivů). Problémy to ale může znamenat pro elektroniku pracující s elektromagnetickými signály (televize, WiFi, mobilní telefony, ...), neboť tyto signály mohou být uvnitř domu zeslabeny.
Poznámka: Jev je pojmenován po anglickém fyzikovi Michaelu Faradayovi (1791-1867), který jej údajně pozoroval roku 1845. Michael Farady byl veliký experimentátor a učinil řadu důležitých objevů, a to přesto, že neměl žádné matematické vzdělání a ve svých přednáškách i odborných pracích nikdy nepoužil jediný vzorec.
Dotaz: Dobrý den.Chtěla jsem se zeptat,jaktože dvě různě těžká tělesa dopadnou ve vakuu
stejně,když na ně působí gravitační síla a ta je přece F=m*g a záleží tudíž na
hmotnosti? (Tereza Neuwirthová)
Odpověď: Zjednodušeně řečeno na 3x hmotnější těleso skutečně bude působit 3x větší přitažlivá gravitační síla, zároveň však bude mit 3x větší setrvačnost, takže bude 3x obtížnější jej urychlit směrem k Zemi. Vyjde to tedy nakonec stejně, jakokoli je těleso těžké, nebo» velikost síly se vykrátí právě s onou "setrvačností".
Trochu exaktněji: jak brzy těleso dopadne závisí na jeho rychlosti, resp. zrychlení. Zrychlení tělesa dokážeme vypočítat ze síly na něj působící dle 2. Newtonova zákona (F=m·a), takže víme, že zrychlení bude a=F/m. Za sílu F pak dosadíme gravitační sílu F=m·g, čímž dostaneme a=(m·g)/m=g. Všechna tělesa by tedy na Zemském povrchu bez odporu vzduchu padala se zrychlením g.
Dotaz: Jak se dá vypočítat pi třeba na milion desetinných míst?(nějakým vzorcem,nebo
výpočtem) Jak to ten Ludolf vypočítal? (Radek)
Odpověď: Číslo π je pojmenováno po Holanďanovi Ludolphu von Ceulen, který v roce 1596 spočítal π na 20 destinných míst (a později na 35). Používal k tomu starou Archimédovu metodu - obvod kruhu je něco mezi obvodem vepsaného a opsaného „conejvíceúhelníku”.
Označení π pak zavedl slavný matematik Leonhard Euler, ale poprvé ji použil v roce 1706 William Jones ve vydání překladu Newtonových spisů.
K výpočtu lze použít mnoha metod. Kromě již vmíněného opisování a vepisování n-úhelníků například také výraz
π = 2 x (2 x 2 x 4 x 4 x 6 x 6 ...)/(1 x 3 x 3 x 5 x 5 x 7 ...)
Tento výraz však konverguje velice pomalu (tj. přidáváním dalších členů se jen pomalu blíží ke spravné hodnotě), proto se příliš nepoužívá. Pro výpočty je vhodnější použít například
π = 16 arctg(1/5) - 4 arctg(1/239)
a správné hodnoty arcustangenty spočítat pomocí řady
Dotaz: Když stojím na povrchu Země, tak můžu změřit, jak mě přitahuje gravitační silou.
Když ale volně padám, tak jsem v beztíži (přitažlivou sílu nezměřím). Platí
totéž i třeba pro magnetické pole? Kdybych byl ze železa a stál na povrchu
magnetu, změřil bych přitahování. Kdybych volně padal v magnetickém poli, byl
bych v magnetické beztíži? Je to stejné i pro volný pád třeba v poli silné
jaderné interakce? (Petr Plachý)
Odpověď: Možnost "vyrušení" gravitačního působení při volném pádu vychází z předpokladu, že hmotnost vystupující v 2. Newtonově zákoně (tzv. setrvačná hmotnost) je stejná, jako hmotnost vystupující v gravitačním zákoně (tzv. gravitační hmotnost, někdy též gravitační náboj). Dalo by se tady říct, že se hmotnost (a s ní i gravitační a setrvačné účinky) při volném pádu vykrátí, zruší.
Celé to ale funguje jen pro tělesa padající v homogenním gravitačním poli. Když by pole nebylo homogenní, působily by na různé části tělesa různě veliké síly, které by bylo potřeba kompenzovat různě velkým zrychlením při onom padání. Těleso, jako celek, ale může padat jen s jediným zrychlením. Gravitační účinky by tedy pro celé těleso "vyrušit" nešly.
Při pádu tělesa v magnetickém poli to fungovat nebude. Především ze dvou důvodů. První z nich je ten, že zde proti sobě působí magnetická síla (závislá na velikosti magnetického dipólu) a setrvačnost (závislá na hmotnosti). V rovnicích se tedy tyto dvě charakteristiky tělesa nemohou vykrátit a s nimi tedy ani silové účinky na nich závisející.
Druhý důvod je pak ten, že magnetická síla, jíž působí magnet na železné těleso, je úměrná nemomogenitě (gradientu) magnetického pole. Kdyby bylo magnetické pole homogenní, bude stejnou silou jeden pól magnetu (či zmagnetizovaného tělesa) přitahovat, jako ten druhý pól odpuzovat. V součtu tedy jako by na těleso žádná síla nepůsobila. Padá-li tedy těleso v (pouze) magnetickém poli, musí být toto pole nehomogenní, a pak ze stejného důvodu jako u nehomogenního pole gravitačního nelze účinky tohoto pole zcela odrušit volným pádem.
U silné jaderné interakce je problematické mluvit o pádu tělesa, neboť silná jaderná interakce je krátkodosahová síla. A působí na tak krátké vzdálenosti, že již často nemá smysl hovořit o pohybu v klasickém smyslu a je potřeba jevy popisovat pomocí kvantové mechaniky.
Poznámka: Předpokladu, že gravitační a setrvačná hmotnost jsou stejné veličiny (což mimochodem vůbec není tak samozřejmé, jak se nám na první pohled zdá), se říká princip ekvivalence a je jedním ze základních stavebních kamenů obecné teorie relativity.
Dotaz: Mám dvě koule o stejném objemu a rozdílné hmotnosti. Ve vzdušné atmosféře je
současně pustím. Která dopadne dříve. (Miroslav David)
Odpověď: Ve vzdušné atmosféře dopadne o něco dříve těžší koule. Podle druhého Newtonova zákona se těleso pohybuje se zrychlením úměrným fíle, která na těleso působí a nepřímo úměrnému jeho hmotnosti:
a = F/m
Ve vzdušné atmosféře na těleso působí jednak tíhová síla F = m*g, ale také brzdná síla tření o vzduch a vztlaková síla vzduchu (i vzduch je kapalina a platí zde hydrostatický zákon). Obě naposledy zmíněné síly nějakým způsobem závisí na tvaru a objemu tělesa, což můžeme zjednodušeně napsat F = -α*V, kde α je nějaký faktor a V objem tělesa. Můžeme tedy tyto síly dosadit do 2. Newtonova zákona a získáváme tvar:
a = (m*g - α*V)/m = g - α*V/m
Vidíme tedy, že zrychlení (a tedy i výsledná okamžitá rychlost) bude tím větší, čím menší bude výraz α*V/m a tedy čím větší bude hmotnost m a menší objem V.
