Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 12 dotazů obsahujících »trubici«
6) Soustava magnetů
06. 12. 2002
Dotaz: Chtěl bych vás poprosit o pomoc se sestavením mechanické rovnice soustavy, která se skládá z tubusu, na jehož koncích jsou permanentní magnety. Ty jsou sestaveny tak, aby třetí volně uložený p. magnet levitoval uprostřed tubusu. Zajímalo by mě, zda by šlo řešit pohybovou rovnici mx{II}+kx{I}+bx=F(t), kde F(t)je budící síla a {II} je stupeň derivace okamžité polohy volného magnetu.Jak u této soustavy simulovat tuhost [k] a tlumení [b]? (Jan Strnad)
Odpověď: Člen tření (b) bude nemagnetické povahy, prostě tření o trubici, v níž se vznáší prostřední magnet. (O trubici se musí otírat, protože bez ní by soustava byla nanejvýš v labilní rovnováze.) "Tuhost pružiny" (k) určíte prostě jako přírůstek energie při stlačení pružiny; při síle F= -kx je přírůstek energie 1/2 kx2 u pružiny. Přiblížením stejných pólů magnetu taky vzroste energie soustavy (na dipól působí ovšem výsledná síla nelulová jen tehdy, je-li pole nehomogenní). Porovnáním dostanete potřebné "k".
Dotaz: Na jakém principu funguje ukazatel rychlosti v letadle, tj. na základě čeho (vzdáleností, otáček, ...) ukazuje ručička tachometru správnou okamžitou rychlost? (Jiří Janda)
Odpověď: Klasický ukazatel je napojen na tzv. Pitotovu trubici a ukazuje
relativní rychlost letadla vůči okolnímu vzduchu.
(Samozřejmě že v případě větru to není rychlost vůči
Zemi, ale zato je to to podstatné pro sílu, která letadlo
nese.) Pitotova trubice je vlastně manometr ukazující rozdíl
tlaků na dvou koncích trubice - jeden vyúsťuje na špici
letadla tak, že ústí je v rovině kolmé ke směru letu,
druhé ústí je "tečné" - v rovině, která obsahuje
směr letu letadla. Podrobnější fyzikální výklad si najdete
v každé učebnici fyziky v partii o aerodynamice nebo
hydrodynamice.
Moderní ukazatele měří polohu a rychlost letadla elektronicky
- přijímá se signál pozemských radiolokačních stanic resp.
se vysílá signál vlastní a měří se signál odražený.
Jeho frekvence je vlivem Dopplerova jevu posunuta v závislosti
na vzájemné rychlosti letadla a odrážejícího objektu. Za
zmínku stojí, že moderní navigační systémy už musejí
používat při výpočtu teorii relativity, aby měření
rychlosti a zjištění polohy letadle bylo po delším letu tak
přesné, jak vyžaduje bezpečnost provozu.
Dotaz: Může vést pozitron (antičástice elektronu) elekrický proud? (Jiří Svatoš)
Odpověď: Ano,
samozřejmě, v antisvětě v antivodičích vodí proud
pozitrony. Ale i tady v našem normálním světě proud
pozitronu v trubici urychlovače reprezentuje elektrický proud.
V normalním drátě ale pozitrony proud nevodí, protože kdyby
se tam už nějaký vyskytl, hned by anihiloval.
Dotaz: Slyšel jsem někdy někde o zařízení, které svým prostorovým uspořádáním způsobuje rozdělení vzduchu, který je skrz toto zařízení hnán, na chladnější a teplejší část. Domnívám se, že nějakým způsobem třídí molekuly podle rychlosti, přesně však jeho princip neznám. Nepodařilo se mi zatím zjistit další údaje, ačkoli má být takové zařízení v omezené míře používáno v průmyslu. Nevíte o co by se mohlo jednat? (Radek Haleš)
Odpověď: To, co popisujete, by odporovalo 2. zákonu termodynamiky.
(Například by šlo na výstup napojit tepelný stroj mezi
teplejším a studenějším vzduchem.) Něco takového by dělal
"Maxwellův démon", který by otvíral a zavíral
dvířka molekulám podle toho, zda jsou dost rychlé.
Podrobnější rozbor a výpočet ukazuje, že k pozorování
molekul by tento démon potřeboval dodatečné zdroje energie i
entropie. Použití v průmyslu patří zřejmě k novinářským
kachnám. Informace z WM magazinu prostě nemůžete brát
vážně.
Ohlas
čtenářů: (od Rudolfa Mentzla mentzlovi@quick.cz): Četl jsem vaši reakci "Maxwellův
démon" na dotaz Radka Haleše. Myslím, že došlo k
nedorozumění. Pan Haleš měl asi na mysli tzv. vírovou
trubici (někdy se jí také říká trubice bláznů). Kde se
používá v průmyslu bohužel nevím, ale údajně ji
používají hasiči ke chlazení svých obleků. Druhou větu
termodynamickou neporušuje, jde to celé na účet kinetické
energie plynu, která se trubicí žene.O trubici se lze dočíst
v knize Pavel Kessner, Zdeněk Tůma: Zajímavé otázky z
Fyziky. Vysvětlení, které je zde podáno je ale hodně
populární, takže by mne také zajímalo, jak to doopravdy
funguje.
Dotaz: Můj dotaz souvisí s Maxwellovými rovnicemi - není mi jasné co přesne si mám představit pod posuvným proudem, který Maxwell doplnil do rovnice formulující zákon celkového proudu (kromě toho že díky němu mají rovnice obecnou platnost-tedy platí ve všech polích). A proč je možné ho vyjádřit jako parciální derivaci vektoru elektrické indukce podle času?
Pak by mě ještě zajímalo, jestli byla rychlost světla určena poprvé řešením z maxwellových rovnic odvozené vlnové rovnice pomocí permeability a permitivity, nebo pomocí nějakého experimentu. (Petr Pokorný)
Odpověď: Milý
pane kolego, možná Vás trochu zklamu, ale takový je život.
Třeba ani není nic, co by bylo nutno si
"představit". Představa pomůže, ale je vždycky jen
jistým modelem, který něco podstatného znázorní, ale něco
jiného zakryje nebo naopak přidává něco, co v reálu není.
Budete-li svému mladšímu synovci vysvětlovat Vy, co je to
elektřina a elektrický proud, asi řeknete něco jako
"Elektrony jsou jako malí zelení mužíčci, co pobíhají
uvnitř drátů a orientují se tam, kam je zrovna tlačíme
vnějším napětím. A to napětí je, jako kdybychom tu trubici
zvedli tam, kde má být napětí větší. A ti mužíčci
nemůžou zmizet, (takže pro ně platí rovnice kontinuity),
navíc je v obvyklých podmínkách ani nemůžeme nějak
podstatněji stlačit k sobě, a proto elektrický okruh je
vždycky uzavřený, má-li opravdu téci proud I." Jenomže
to není tak docela pravda, protože když nabíjíte
kondenzátor, tak okruh není uzavřený - obě desky jsou přece
odděleny izolátorem! No ale doplníme-li člen Ip (posuvný
proud) ke členu I, tak se jím elektrický proud uzavře. To
samo o sobě by bylo dobrým důvodem k zavedení. Ale lze i
potvrdit, že takto zavedený proud Ip má i všechny další
vlastnosti "obyčejného" proudu, např. že vytváří
magnetické pole. Proto ho také zavádíme. Říkáme mu ale
raději "Maxwellův". To označení
"posuvný" je z představ, že existuje
všudypřítomný nevažitelný éter, jehož chvění se
projevuje jako světlo, jehož vnitřní napětí je dáno
elektrickým polem E a deformace (posunutí) se pak jeví jako
elektrická indukce D (angl. Displacement = posunutí). Na
posuvný proud se nenajde nějaký mechanický model. On totiž
existuje i ve vakuu, kde není (z hlediska klasické
elektrodynamiky) nic, co by se mohlo posouvat. Ale berme to jako
fakt, že doplněním tohoto výrazu se nám náš starý známý
proud "zacelí" - že to je právě to, co mu chybělo
k dokonalosti. A proč je možné ho vyjádřit jako parciální
derivaci vektoru elektrické indukce podle času? No to je
právě ten výraz, který by nám chyběl pro rovnici
kontinuity.
Rychlost světla byla nejprve změřena v dobách, kdy naoka o
světle nebyla vůbec spojována s elektřinou a magneticmem. Až
Weber vypočítal, že změny elektromagnetického pole by se
měly šířit rychlostí, která se nápadně podobala rychlosti
světla, a skvěle (tj. odvážně, ale pravdivě) z toho
vydedukoval, že světlo je elektromagnetické povahy. Přečtete
si o tom v učebnicích o historii fyziky.
