Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 4 dotazů obsahujících »kompenzována«
2) Kam sahá gravitace Země?
27. 02. 2007
Dotaz: Vždycky jsem měl zato, že beztížný stav na oběžné dráze je způsoben prostě
velkou vzdáleností od Země. Ale tak to prý není. V jaké vzdálenosti od zeměkoule
začíná opravdový beztížný stav, kam už gravitace Země nedosahuje? Díky. (Jiří Panschab)
Odpověď: Beztížný stav na oběžné dráze skutečně není způsoben tím, že by sem již nedosahovala gravitace. Gravitační působení Země přece drží např. Měsíc na jeho dráze okolo Země - a to je jistě dále, než oběžná dráha většiny (umělých) družic. Na druhou stranu stav bez tíže můžete pocítit i u povrchu Země, například v padajícím výtahu. Jak to tedy je? Těleso je v beztížném stavu, pokud nepůsobí svou tíhou na ostatní tělesa. Bývá to tehdy, když tíhová (resp. gravitační) síla je kompenzována nějakou jinou silou (nemající původ v jiných tělesech) opačného směru. V utrženém padajícím výtahu je touto silou setrvačnost, na oběžné dráze se zase uplatní odstředivá síla kruhového pohybu družice okolo Země.
Podívejme se ještě na dosah gravitační síly. Matematicky vzato dosáhne gravitace libovolně daleko neboli je všude. Různě daleko od gravitujícího tělesa (libovolné hmotné těleso, zvolme za příklad třeba Zemi) je však gravitační síla různě silná, čím dále od tělesa, tím slabší - klesá přitom dost rychle (s druhou mocninou vzdálenosti). Pro představu si naznačme, jak velkou gravitační silou bude Země přitahovat člověka o hmotnosti 80 kg:
Na povrchu Země bude přitahován silou zhruba 787 N.
V letadle letícím typicky 10 km nad povrchem Země to bude asi 785 N (takový rozdíl člověk nepostřehne).
Na mezinárodní kosmické stanici ISS létající zhruba 360 km nad povrchem Země bude přitahován Zemí stále ještě silou 705 N, tato síla ale bude vyvažována odstředivou silou způsobenou kruhovou (ve skutečnosti mírně eliptickou) drahou družice.
Kdyby se člověk nacházel na geostacionární družici (tedy asi 35 800 km nad rovníkem), byl by přitahován už jen silou 18 N a tato síla by byla opět kompenzována odstředivou silou způsobenou kruhovým pohybem.
Ve vzdálenosti Měsíce (okolo 385 000 km), by byl člověk přitahován Zemí silou už jenom 0,2 N.
Jeden světelný rok od Země gravitační síla Země působící na člověka o hmotnosti 80 km bude už jenom tři desetimiliardtiny Newtonu.
Na okraji naší Galaxie bude tato síla zcela neměřitelná, její velikost bude už jenom 0,08 trilióntiny Newtonu.
A pro ilustraci si jěště uveďmě, že v sousední Velké galaxii v Andromedě (asi 2,5 miliónu světelných let od nás) by na vás stále působila gravitační síla Země, její účinek by však byl tak titěrně malý, že v sebepřesnějších měřeních s ním nemá smysl počítat (což ostatně nemá ani v předchozích dvou případech). Přesto tuto sílu dokážeme stále vyjádřit (0,000 000 000 000 000 000 000 006 N) a je tedy vidět, že ani takhle daleko není úplně nulová.
Dotaz: Jaký je rozdíl mezi hvězdou a planetou? (J. Neuschwaiz)
Odpověď: Hvězda je gravitačně stabilní plazmový kulovitý objekt zářící vlastním světlem. Gravitační síla je kompenzována tlakem látky a tlakem záření.
Planeta je těleso přibližně kulového tvaru, které obíhá kolem Slunce (hvězdy) po dlouhodobě stabilní eliptické dráze a které má dostatečnou hmotnost na to, aby vyčistilo okolí své dráhy. Tuto definici splňují planety, jak je známe ze základní školy, kromě Pluta. Pluto se od roku 2006 řadí mezi tzv. trpasličí planety.
Rozdílů mezi planetami a hvězdami je mnoho. Především hvězdy jsou mnohonásobně hmotnější než planety (např. Slunce je zhruba 300 000x hmotnější než Země). Kvůli obrovské hmotnosti (a s tím souvisejícím vysokým tlakem a vysokou teplotou uvnitř hvězd) probíhají ve hvězdách pochody vedoucí k uvolňování energie a hvězdy ji vyzařují do okolí, svítí. Naproti tomu planety vidíme zejména díky světlu, které odráží.
Dalším rozdílem je také chování hvězd a planet na obloze při jejich pozorování. Zatímco hvězdy (kromě Slunce) jsou od nás velice daleko a proto se jejich poloha (obraz) na noční obloze vůči ostatním hvězdám téměř nehýbe, planety svou polohu vůči ostatním hvězdám na noční obloze mění (jsou k nám totiž blíže, a tak je jejich pohyb patrný) - jako by po obloze putovaly. Nepřekvapí nás tedy, že slovo planeta pochází z řeckého πλανήτης (planétés), což znamená "poutníci".
Dotaz: Chtěl bych se zeptat na volný pád. Je pravda, že těleso pohybující se volným pádem bude nustále zrychlovat (dalo by se říci do nekonečna, resp. do jeho dopadu na zem)? Nebo nakonec (při dostatečně dlouhé dráze) dosáhne určité své maximální rychlosti, která bude záviset na odporu vzduchu a hmotnosti toho tělesa? (Vašek)
Odpověď: Samozřejmě to zrychlování bude dosti rychle hasnout. Při
skoku parašutysty už asi za 15 sekund bude rychlost asi 200
km/h a odpor vzduchu tak velký, že padá dále rovnoměrně. U
pouťového balónku je to zrychlování jen asi sekundové, u
kapičky mlhy jen setiny sekundy. Také kapky deště zrychlují
jen několik málo sekund a pak padají rovnoměrně, gravitace
je zcela vykompenzována odporem vzduchu. Kdybyste hodil
olověnnou kuličku z letadla, které letí 10 km vysoko i ona by
už dosti dlouho před dopadem ustálila svou rychlost, protože
odpor vzduchu roste s rychlostí velmi rychle, v tomto případě
s její druhou mocninou. Proto také v reálném případě
neplatí, že všechna tělesa padají stejně. Odpor vzduchu
hraje důležitou roli. Neplatí ani (když bereme odpor vzduchu
v potaz), že těžší těleso padá větší ustálenou
rychlostí. Kdybychom z toho letadla hodili olověnnou 100 g
těžkou kuličku společně s kilovou peřinou, tak ta lehčí
kulička bude mít větší ustálenou rychlost, než ta
těžší peřina. Někdy tedy padá těžší těleso rychleji,
někdy obráceně je rychlejší to lehčí.
Nakonec jen trochu nereálná poznámka. I kdyby vše probíhalo
ve vzduchoprázdnu a hnací síla by byla stále stejně velká,
stejně by rychlost nerostla do nekonečna. Jakmile by se začala
blížit rychlosti světla, růst by se začal zpomalovat,
protože by rostla relativisticky hmotnost kuličky. Nejvyšší
rychlost, ke které by se to v tomto scifi pokusu blížilo, ale
nedosáhlo, by byla rychlost světla.
