Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 92 dotazů obsahujících »vakuu«
70) Rychlost volného pádu
06. 03. 2003
Dotaz: Tvrdím, že konstantní rychlost při volném pádu je 33 metrů za sekundu.
Mí kolegové se mi smějí a tvrdí, že nemám pravdu a že nejsem inteligentní.
Můžete mi, prosím vysvětlit jak to vlastně je a na čem všem to tedy záleží?
(Blažek Dalibor)
Odpověď: Rychlost při reálném pádu ve vzduchu se mění dosti složitě, ve vakuu
velmi jednoduše.
Vezmeme nejdříve ten jednodušší případ.
Na padající věc působí jen Země (tady zanedbáváme rotaci, ale její
vliv je malý a ještě se snoubí s vlivem šišatosti Země) a naděluje
všem padajicím předmětům stejné zrychlení (v Praze 9,81 m.s-2)
Ve vakuu, když to tedy padá z rozumné výšky, při které můžeme
zanedbat slábnoucí gravitaci se vzdalováním od středu Země, roste
rychlost stále, rovnoměrně s dobou padání (v = 9,81.doba padání.)
Když je ale přítomen vzduch, který pád brzdí, pak tato rovnice je
použitelná jen chviličku, potud, pokud je odpor vzduchu zanedbatelný.
Otázkou je, jak dlouho je zanedbatelný. A tady je ten problém. U
olověnné kuličky, nejsme-li moc nároční na přesnost předpovědi to
budou sekundy. U pouťového balónku desetiny sekundy, u
prachového zrnka tisíciny sekundy, u parašutisty 2-3 sekundy.
Tak, jak narůstá odpor vzduchu, zrychluje se padání méně a méně, až
dojde k ustálení rychlosti. Ta ustálená rychlost je opět případ od
případů různá. Olověná kulička centimetrové velikosti by to dotáhla
blízko Vaší rychlosti (desítky metrů za sekundu), parašutista se
zbaleným padákem se ustálí na rychlosti zhruba dvojnásobné (cca 50
m/s). Kdyby se zbalil do klubíčka i on, tak by dosáhl ovšem větší
rychlost. Pouťový balónek to nedotáhne na víc než na metry za
sekundu a prachové zrnko ustálí svou rychlost na minirychlosti řádu
desetin milimetrů za sekundu.
Jak je vidět, jedoduše říci, jakou rychlostí se při padání padá, nejde.
Záleží nejen na tom, co padá, ale i na tom, jak je to natočeno, když
to padá. Kdyby chtěl ten parašutista se zbaleným padákem udělat
rekord v rychlosti padání, tak by asi udělal šípku ve směru letu.
Na čem ta ustálená rychlost záleží? Dalo by se shrnout, že na odporu
vzduchu a na hmotnosti padajícího předmětu. V té odporové síle jsou
schované vlastnosti vzduchu, tvár a velikost padajícího objektu a
natočení předmětu při padání.
Dotaz: Světelná vlna (pro jednoduchost uvažujme ve vakuu) má hustotu energie
úměrnou kvadrátu amplitudy elektrického pole. Když bychom měli 2 koherentní
vlny o stejné amplitudě, frekvenci a a směru šíření, závisela by výsledná
amplituda na jejich fázovém rozdílu, a mohla by být kterékoli číslo od nuly
do dvojnásobku původní amplitudy, a energie této vlny by tedy mohla být
jakákoli od nuly do čtyřnásobku energie jedné vlny. Jak se to shoduje se
zákonem zachování energie? (Josef Horák)
Odpověď: Na to, abychom do stávajícího pole "vnutili" pole další (tj. zvětšili elmg.
pole, protože stejně nemá smyslu mluvit o tom, čí pole je čí), musíme dodat
energii, a to bude právě ten rozdíl. Potřebná energie závisí na tom, jaké
pole už tam je, tj. na fázi.
Dotaz: 1) Fakt. Ve vakuu: ať se pohybuje objekt jakoukoli rychlostí, světlo se
vůči němu pohybuje rychlostí světla "c".
2) Dotaz. Ve hmotném prostředí se pohybuje rychlostí v (Vlasta)
Odpověď: Tady je lépe mluvit o vlně než o fotonu, je to názornější. On totiž "foton
ve hmotném prostředí" není "zpomalený foton", ale je to kolektivní
záležitost jako každé šíření signálu hmotným prostředím. Je dobře si to
představit mikroskopicky, kdy jakoby není "látka", ale "její molekuly ve
vakuu". Foton = pole rozkmitá ty molekuly, protože jejich části mají
elektrický náboj; tyto pak kmitajíce opět vyzařují, atd., a celý tento
proces ve střední hodnotě postupuje právě tou rychlostí c/n.
Dotaz: Jaká by byla délka fotonu pro pozorovatele "vezoucího" se na něm? (hubert mazanek)
Odpověď: 1) V celém dalším mluvení míním "světelnou rychlostí" rychlost
299792458 m/s, tedy např. rychlost světla ve vakuu. Světlo v hmotném
prostředí je jev mnohem složitější.
2) Termín "délka fotonu" není jasný. Míní se tím vlnová délka (barva
světla)? anebo představa, že foton je kulička, mající tím pádem v jednom
směru jistou délku?
3) Žádného pozorovatele, který někdy vůči mě stál anebo měl
podsvětelnou rychlost, nelze urychlit na rychlost světelnou (a ovšem tím
spíše ani na rychlost nadsvětelnou). Byla by k toku potřeba nekonečně velká
energie. A pro skutečného pozorovatele, ať se pohybuje vůči mně jakkoli
rychle, se světlo pohybuje úplně stejnou rychlostí, jak pro mne. On tedy
necítí to, že se - vzhledem ke mně - "blíží rychlosti světla" tak, že by se
on sám nějak světlu blížil, např. že by ho doháněl anebo že by mu unikalo
pomaleji než mu unikalo dříve.
Ovšem hlavní věc: toto vše NENÍ vlastnost světla, fotonu apod. To je
vlastnost prostoročasu (což je právě vlastní objev Einsteinùv; popis
"kontrakce délek" znali už dříve Lorentz aj.)
Dotaz: Jak se můžou gravitační vlny šířit vakuem, prázdnotou? Ohýbá antihmota prostoročas stejně, jako normální hmota? (Ondra)
Odpověď: Protože na šíření gravitačních a elektromagnetických vln není potřeba žádné médium jako je třeba vzduch potřeba na šíření našich řečí. V přírodě to tak je (jinak by světlo ze Slunce nedolétlo na Zemi, protože tam nahoře je přece vakuum) a my bychom tu nebyli. Tyto otázky řešili fyzici na přelomu předminulého a minulého století (je éter nebo není), mrkněte se do nějaké knihy o teorii relativity. Předpokládáme, že gravitační účinky antihmoty jsou stejné jako účinky hmoty, experimentálně je zatím ověřeno jen to, že na antiproton působí stejná gravitační síla, jako na proton.
