Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 1493 dotazů
29) Volný pád v prostředí s odporem
08. 04. 2011
Dotaz: Máme dvě tělesa stejné velikosti a tvaru o rozdílné hmotnosti... Obě tato
tělesa bychom pustili ve stejný čas a ve stejné výšce na zem (rovný
povrch) má otázka zní: které těleso dopadne na zem dříve? To lehčí to
těžší nebo nastejně? (Lenka K.)
Odpověď: Základní otázkou je, uvažujeme-li tělesa ve vakuu nebo v
reálném prostředí.
Představíme-li si ideální prostředí bez odporu
(právě zmíněné vakuum), bude nám na tělesa působit pouze síla
gravitační, která dává oběma tělesům stejné zrychlení "g" - dopadnou
ve stejný okamžik.
V reálném prostředí je to ale o něco zajímavější.
Vyřešíme-li diferenciální rovnice pro pohyb, při kterém působí
odporová síla, dojdeme k závěru, že takové těleso není urychlováno
lineárně "donekonečna". Existuje určitá mezní rychlost, ke které se
urychlované těleso blíží a kterou nepřekročí. A tato rychlost je mimo
jiné závislá právě na hustotě (hmotnosti) tělesa a na jeho průřezu
(tvaru a velikosti).
Máme-li tedy dvě stejně velká tělesa stejného tvaru
ale různé hmotnosti v prostředí s odporem (například ve vzduchu), dopadne
na zem těžší těleso dříve.
Vyzkoušet si to můžeme i prakticky -
položíme-li na hladinu vody dva různě těžké předměty stejného
rozměru, dopadne nám těžší na dno podstatně dříve, než lehčí
(protože má voda větší hustotu než vzduch, bude konečná rychlost obou
těles menší, proto bude i lépe pozorovatelný výsledek).
Dotaz: Zajímalo by mě když foton je částice nebo vlnění, které vnímáme jako
světlo, kam potom zmizí v momentě když zhasneme? Co se stane s těmito
částicemi? (Michal Hanák)
Odpověď: Všechna tělesa vyzařují v závislosti na své teplotě elektromagnetické
záření o určité frekvenci. Je-li tato teplota "vhodná", je vyzařovaná
frekvence někde mezi 400 - 800 THz (odpovídá vlnové délce 350 - 750 nm,
tzv. viditelná část elektromagnetického spektra) a my vidíme světlo.
Rozsvítíme-li si tedy žárovku, zahřejeme její vlákno na správnou teplotu
a ona začne vyzařovat. Tato vyzařovaná energie (záření) se ale
neuvolňuje kontinuálně, nýbrž v tzv. kvantech. Běžně se dá kvantum
představit jako letící balíček energie, který má jasně definovanou
velikost, závislou pouze na frekvenci záření a Planckově konstantě a my ho
nazýváme fotonem.
Pokud tedy zhasneme, žárovka se ochladí, letící
balíčky energie viditelného světla jsou pohlceny například zdmi a oko
hlásí tmu.
Dotaz: Má těleso ve stavu bez tíže hmotnost? Pokud ano, šla by jeho hmotnost
změřit? Jak? (Lenka Valjentová)
Odpověď: Dobrý den. Těleso ve stavu beztíže má stále svou hmotnost. To, že se v
tomto stavu nachází, se dá představit tak, že když pod ono těleso dáte
váhu, tak nic nenaměříte (tímto i odpovídám na druhou část dotazu :o) ). Toto nastává typicky při volném pádu.
Kdybyste stála na střeše nějakého vysokého mrakodrapu na váze, naměřila
by Vaší hmotnost. Kdyby najednou z ničeho nic onene mrakodrap zmizel a Vy
jste padala volně s váhou pod nohama, naměřila by nulovou hodnotu. To je
beztíž. Něco podobného zažívají kosmonauté na orbitě kolem Země.
Dotaz: Proč brusle po ledě dobře kloužou? (rosomak)
Odpověď: Dobrý den. Led je obecně hezky kluzký z toho důvodu, že je na jeho povrchu vždy vrstvička vody. Pod čepelí brusle led vždy trochu více odtaje (zvýšeným tlakem), a to podporuje skluz.
Dotaz: Které z uvedených těles můžeme považovat za hmotný bod? Míč vystřeleny
na branku, míč v rukou brankáře, běžící zavodník při dálkovém běhu,
boxer při zápase, rotující kulička na stole, kolo jedoucího auta, uměla
družíce Země. Proč tomu tak je? děkuji za odpověď (Jana)
Odpověď: Dobrý den. Hmotný bod je zavedený abstraktní pojem, který se používá v případech, kdy pro pozorovaný experiment/jev nemají rozměry a tvar tělesa žádný smysl uvažovat (například velikost tělesa je vzhledem k rozměrům celého experimentu zanedbatelná, stačí-li nám pozorovat pouze těžiště tělesa, atd.). Takové těleso si představíme jako bod kterému připíšeme hmotnost, rychlost, polohu,.. původního tělesa. Tedy k položené otázce, za hmotný bod můžeme počítat všechny objekty nebo žádné, podle toho, v jaké situaci je pozorujeme. Míč je dobré aproximovat hmotným bodem, chceme-li sledovat jeho trajektorii pohybu po hřišti, rozhodně ale ne, chceme-li sledovat například proudění vzduchu okolo něho při vykopnutí na branku (rozměry míče jsou vůči celému hřišti zanedbatelné, ale vůči těsnému okolí ne).
Teď již určitě nebude těžké, rozmyslet si všechny ostatní případy :-)
