Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 16 dotazů obsahujících »kinetické«
6) Zachovává se energie nebo hybnost?
13. 12. 2005
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.
Dotaz: Pokud ponoříme kapiláru do vody začne kapalina vzlínat. Pokud by
voda, která by vytekla z kapiláry dopadla např. na vodní mlýnek, a kapilár bylo
mnoho, otáčel by se mlýnek díky kinetické energii na něj dopadající vody, voda
je vytlačována do kapilár tlakem vzduchu. Tudíž jsme do soustavy žádnou energii
nedodali, nebo je to jinak? (Jirka)
Odpověď: K Vámi popisovanému efektu nikdy nedojde, kapalina nezačne z kapiláry
přetékat, natož ze zahnuté trubičky odkapávat. Kapilární elevace či deprese je způsobena tlakem pod zakřiveným povrchem
kapaliny. Výsledná síla působí do kapaliny resp. ven podle toho, zda je
povrch vypuklý resp. vydutý. Charakteristika zakřivení je určena jevy u stěny
kapiláry (tím, zda kapalina stěnu smáčí či nesmáčí - vzájemně na sebe působí molekuly vody a materiálu kapiláry). Pokud tedy nebude
žádné rozhraní kapalina-stěna, nebude ani žádná síla, která by sloupec
tahala nahoru a ustanoví se rovnováha mezi stupněm zakřivení povrchu a
výškou kapiláry; povrchové napětí bude naopak vodě bránit vytékat.
Nejlepší způsob ověření ovšem je nesedět u klávesnice a pohrát si s kapilárami. Co třeba rtuť? Ta sklo nesmáčí, tak co kdyby nám mohl naopak probublávat
vzduch do kapaliny? :-)
Literatura: Bakule R. - Svoboda E. , Molekulová fyzika, Academia, Praha
1992
Dotaz: V Odpovědně již zazněl dotaz, zda se projeví kinetická energie pohybujícího se tělesa na zvýšení jeho hmotnosti a s ní i gravitační síly tělesa. Změní
přidaná (kinetická) hmotnost tvar gravitačního pole tělesa v pohybu? Nemám teď
na mysli relativistickou deformaci tělesa a jeho gravipole z pohledu vnějšího
pozorovatele, ale případnou deformaci tvaru gravipole objektivně změřenou na
různých místech povrchu tělesa místním pozorovatelem pohybujícím se spolu s
tělesem. Předpokládejme, že toto těleso mělo v klidu ideální kulový tvar a tedy
také ideálně sférické rozložení intenzity gravipole. Otázka tedy zní: Zůstane
gravitační pole pohybujícího se (v klidu ideálně sférického) tělesa pro místního
pozorovatele ideálně sférické?
(Josef Korba)
Odpověď: Na Vaši přímou otázku, zda "Gravitační pole pohybujícího se (v klidu
ideálně sférického) tělesa zůstane pro místního pozorovatele ideálně
sférické?", lze v zásadě odpovědět "Ano". Nicméně toto "ano" platí jen za
jistých předpokladů o tom, jakého charakteru je pohyb tělesa a kdo
přesně je zmíněný "místní pozorovatel". Může se například stát, že
kinetická energie dodaná tělesu přejde nikoli (jen) do translační, ale
do ROTAČNÍ kinetické energie. Gravitační pole rotujícího tělesa už
nebude sféricky symetrické, pokud nebude pozorovatel provádět svá měření
v soustavě "spolurotující" s objektem.
Dotaz: Dobrý den! Moc by mě zajímala následující otázka, tedy spíše odpověď na ni.
Termodynamická teplota je definována jako rychlost pohybu částic, absolutní nula
je když pohyb částic ustane. Lze si však alespoň teoreticky představit maximální
teplotu, tedy situaci kdy se i nejtěžsí částice (neutrony?) pohybují rychlostí
světla a další zrychlování (ohřev) není možné? (Petr Lánský)
Odpověď: Ano i ne. Ale trošku to upřesníme. Termodynamickou teplotu lze
(také) definovat jako střední hodnotu kinetické energie částic. Ta ale
roste teoreticky neomezeně, protože i když rychlost částice má svůj
strop, kinetická energie pro vysoké rychlosti není 1/2 mv2, ale
celková energie - klidová energie, tedy mc2 - m0 c2, kde
m = m0 (1-beta)(-1/2)
(Zkuste si to rozvinout binomickou větou, a první člen je právě klasický
výraz 1/2 mv2.)
Pak ovšem roste teoreticky neomezeně i možná teplota.
Samozřejmě se teď nestaráme o to, jak bychom něco na extrémní teplotu
zahřáli nebo souvislostmi s "celkovou energií vesmíru" apod.
Ale abych Vás potěšil: pojem teploty lze zavést i pro jiné systémy, kde
energie má svou největší i nejmenší mez: třeba magnetické systémy -
stojící částice s magnetickým momentem ve vnějším magnetickém poli.
Nejmenší energie je tehdy, když všechny částice stojí ve směru pole,
největší tehdy, když všechny jsou proti směru pole. Teplotu (tedy
veličinu, kterou musí mít dva systémy stejnou, aby byly navzájem v
rovnováze) můžeme definovat přes souvislost pravděpodobnosti celého
systému (entropie) s energií. Ukazuje se pak, že při nejmenší energii je
teplota nulová. Stavu, kdy je průměrně stejně počet částic po i proti
směru pole, přísluší nekonečná teplota. (A už ji máte!). Stavy, kde jsou
částice převážně orientovány proti poli, odpovídají záporné teplotě -
která je tedy vyšščí, než libovolná kladná. Nejvyšší teplota vůbec pak
odpovídá maximální energii, a je to "záporná nula". Pořadí teplot tedy je
0, 1, 2,...,10 ..., 1000, ..., nekonečno, ... -1000, ... -10, ... -0
Toto má uplatnění při studiu systémů spinů.
Dotaz: Setkal jsem se s tímto příkladem: Od auta jedoucího určitou rychlostí se oddělí
jedno z jeho kol. Otázka zní jak daleko kolo dojede, pokud proti němu působí
konstantní síla. Bude se do dráhy započítávat i moment setrvačnosti kola? (Ondřej Kudláček)
Odpověď: Co se má zanedbávat a co započítávat, je otázka pro autora úlohy.
Samotný předpoklad konstantní brzdící síly je velmi divoký, protože
největší roli hraje odpor vzduchu a ten se mění s druhou mocninou
rychlosti, brzdící síla se tedy při kutálení kola významně zmenšuje.
Pokud budeme počítat s konstantní brzdící silou, stačí vyjít z toho, že
změna kinetické translační a rotační energie kola z počáteční
hodnoty na nulu {1/2 m*v2+1/2J*(v/R)2} se rovná
absolutní hodnotě práce brzdící síly {F*s}. Z této rovnice vydělením
F získáte s.
J je moment setrvačnosti kola, R jeho poloměr měřený až k povrchu, v
rychlost při oddělení kola od auta, F brzdící síla, s dojezd, m
hmotnost kola.
