Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 15 dotazů obsahujících »kinetická«
1) Kmitání a vlnění ve vakuu
17. 06. 2008
Dotaz: Dobrý den, měl bych dotaz týkající se akustiky. Pokud bude zdroj vlnění
umístěn ve vakuu, tak co se stane se vzniklou energií (vlněním)? Je jasné,
že vlnění se nebude šířit. Ale jak říkam, jak se bude chovat vlnění?
Bude snad soustředěné v jednom bodu? Nebo snad dokonce se energie vlnění
přemění na tepelnou energii? Předem děkuji za odpověď. S pozdravem Petr
Jirásek (Petr Jirásek)
Odpověď: Pro jednoduchost si představme obyčejnou ladičku:
Když do jejího dvojitého konce ťukneme, bude vydávat zvuk. Co se vlastně děje? Ťuknutím jsme způsobili, že se kunce ladičky od sebe rychle vzdalují a přibližují (tak rychle, že to očima nepostřehneme - jde to ale ukázat buď na zpomaleném filmovém záběru nebo třeba jednoduchým pokusem). Ťuknutím jsme tedy ladičce dodali energii. Také ze zkušenosti víme, že ladička po chvíli přestane znít, ptejme se tedy, kam se ta energie ztrácí. Důležité jsou zejména dva jevy. První je asi jasný - ladička při svém chvění naráží na vzduch, periodicky jej ve smém okolí svým chvěním/pohybem stlačuje a takto se měnící hustota vzduchu má charakter podélného vlnění šířícího se od ladičky. Prostřednictvím vlnění je ladičce postupně odebírána její kinetická/potenciální (deformační) energie uložená v jejím chvění, kmitání. Když řeknu totéž více lidově, tak ladičku "brzdí" vzduch, do kterého při kmitání naráží.
Druhou příčinou ztráty energie je pak cosi, co by se dalo nazvat jakési "vnitřní tření" v ladičce. To, že se chvěje, vlastně znamená, že se opakovaně trošku deformuje. A tato deformace a následná relaxace do původního stavu se neobejde (jako prakticky nic v libovolném látkovém prostředí) bez ztráty energie - ladička se přitom bude velmi velmi nepatrně zahřívat. Velmi jednoduše řečeno i v ladičče uvnitř materiálu dochází ke tření a ladička se tak při své deformaci v důsledku toho nemřitelně maličko zahřívá.
A jak to bude ve vakuu? První možnost odvodu energie - vlněním, zvukovými vlnami - zde není možná, nebude tedy nastávat. Druhá možnost se bude realizovat i ve vakuu. Výsledkum bude, že ladička nebude vyvolávat žádný slyšitelný zvuk (nemá se čím šířit), bude se jí tedy snáze kmitat/chvět. V důsledku vnitního tření v jejím materálu se ale bude pomalu nepatrně ohřívat na úkor svého chvění, až se její pohyb úplně zastaví. Kinetická/potenciální energie jejího chvěníse tedy plně přemění na vnitřní energii (laicky řečeno na teplo).
Dotaz: Pokud bych vytvořil 2 "vesmíry", každý s jiným počtem rozměrů, bude záviset
jejich "vnitřní" energie (energie existující v těchto vesmírech) na počtu
rozměrů ? (Standa)
Odpověď: Na vnitřní energii lze trochu zjednodušeně nahlížet jako na energii neuspořádaného pohybu atomů, molekul či dalších částeček. Tato (v podstatě kinetická) energie je přitom závislá na počtu rozměrů (přesněji na počtu tzv. stupňů volnosti). Čistě hypoteticky tedy jiný počet rozměrů vesmíru povede na jinou hodnotu vnitřní energie, co by to ale v dané situaci s N rozměry konkrétně znamenalo, to si netroufám spekulovat.
Dotaz: Chtěla bych se zeptat, jestli když zvedám těleso do výšky h konstatní rychlostí
v, vykonám stejnou práci, jako když těleso budu zvedat do výšky h rocnoměrně
zrychleně? Děkuji za odpověď. (Markéta)
Odpověď: Otázka je, jakou rychlost bude mít těleso na konci (ve výšce h) a jakou mělo na začátku. Jestli dobře chápu Vaši situaci, tak v obou případech začínáte ve stejné výšce a se stejnou rychlostí směrem nahoru - pak v případě zrychleného pohybu bude mít těleso ve výšce h větší rychlost, tedy i větší kinetickou energii - a o tuto energii jste musela vykonat více práce (energie nemohla vzniknout z ničeho, musela jste ji dodat... tou prací).
Dotaz: Dobrý den, měl bych dotaz, když vystřelím náboj ze střelné zbraně (klasický 9mm
projektil) kolmo vzhůru a dejme tomu, že střela dopadne zpět na místo výstřelu
(zanedbáme odchýlení větrem). Je energie, tak velká že by zabila člověka? V
knížce o balistice jsem se dočetl,že by člověka nezabila.Jak to tedy je?Předem
děkuji za odpověď! (Jan Malotin)
Odpověď: Vážený pane,
na Váš dotaz odpovím následujícím příkladem:
Mějme např. 9 mm náboj se střelou o hmotnosti 9 gramů, vystřelenou kolmo vzhůru rychlostí 360 m·s-1. Takto vystřelená střela doletí do výšky cca 800 m. Z této výšky zpět na zem pak dopadne rychlostí cca 70 m/s. Obecně problematické je hodnocení účinku střel na živé tkáně. Je zřejmé, že účinek bude ovlivněn řadou faktorů - konstrukcí a materiály střely, vlastnostmi zasažené části těla atd. Pro posouzení účinku, který nelze bez bojového použití prakticky ověřovat, se používá celá řada nejrůznějších kritérií, např.:
na nechráněnou živou sílu v polním stejnokroji je nutná kinetická dopadová energie střely min. 100 J (samozřejmě, že živá síla má i méně odolné části). V našem případě má střela energii 0,5·9·10-3·702 = 22,05 J
na nechráněnou živou sílu v polním stejnokroji je nutná specifická dopadová kinetická energie střely min. 1 MJ·m-2. V našem případě je tato dopadová kinetická energie vztažená na jednotku příčné plochy střely 22,05·4/[3,14·(9·10-3)2] = 0,35 MJ/m2
řada dalších kritérií je uvedena např. v knize Kneubuehl, B.P.: Balistika. Naše vojsko Praha. 2004. ISBN 80-206-0749-8. Jedním z uváděných kritérií je tzv. PIR kritérium, které by mělo být větší než cca 50. V našem případě je pouze cca 6.
Závěr: Takto vystřelená střela bude po dopadu na zem proti živé síle prakticky neúčinná (neřešíme zde malou pravděpodobnost zásahu oka či krční tepny).
(doc. Ing. Stanislav BEER, CSc. z Univerzity Obrany v Brně)
Dotaz: Ve škole (sexta) jsem dostal spočítat tento příklad: Kulka o hmotnosti m1=10g
narazí do krabice o hmotnosti m2=990g, a uvázne v ní. Jaká je rychlost v2
objektu s kulkou? Vyšel jsem ze zákona zachování hybnosti a vyšlo mi, že
v2=v1*m1/(m1+m2). Když jsem ale vyšel ze zákona o zachování energie a udělal
úvahu, že kinetická energie kulky před nárazem musí být stejná jako kinetická
energie soustavy krabice+kulka po nárazu, dostal jsem, že
v2=SQRT(m1/(m1+m2))*v1. Proč je moje úvaha o zachování kinetické energie chybná? (Zdeněk)
Odpověď: Zkusme se zamyslet nad tím, co se stane, když se kulka zachytává v krabici: Část její kinetické energie se samozřejmě přemění na kinetickou energii celé soustavy, zároveň však nemalá část původní kinetické energie je spotřebována na deformaci a zahřátí krabice v místě, kudy kulka prolétne a kde uvízne. Pokud bychom tuto "ztracenou" energii dokázali vyčíslit, můžeme výslednou rychlost ze zákona zachování energie spočítat a došli bychom ke správnému výsledku. Počítání pomocí zákona zachování hybnosti je však výrazně jednodušší.
