Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 1493 dotazů
586) Magnusův jev a pád ruličky
21. 06. 2006
Dotaz: Dobrý den, chtěla bych se zeptat proč když toaletní ruličku namotáme na provázek
a následně ji pustíme volným pádem a ona se začne odmotávat proč její pohyb není
svisle k zemi ale nějaká síla ji vychyluje. Ptám se jaká a proč se to děje.
Předem moc děkuji za vaši odpověď. Napište mi prosím co nejrychleji na můj mail
Helenatyjo@seznam.cz. (Pavlová Helena)
Odpověď: V okamžiku, kdy rulička opouští provázek a měla by tedy už jenom padat volným pádem, rotuje. Vlivem rotace + pádu se na jedné straně tře o vzduch více (větší rychlostí) než na druhé, což vede (důsledek Bernoulliho rovnice) k rozdílným tlakům na stranách ruličky. Z jedné strany tedy na ruličku tlačí okolní vzduch více než z druhé a to zakřivuje její pád. Jde o efekt známý jako Magnusův jev.
Dotaz: Nedavno som sa stretol s nazorom, ze vacsia skupina ludi by pri spravnom
nacasovani mohla svojim vzajomnym vyskokom odklonit planetu zem zo svojej
orbity. Viac informacii najdete tu: http://www.worldjumpday.org/. Moja otazka
je, ci je tato teoria spravna a ci nepopiera niektory fyzikalny zakon. (Moja
podotazka: Ak by sa to podarilo, nemoze to mat katastrofalne nasledky (zmena
obeznej drahy zeme, zmeny teploty, uplne vymanenie sa z gravitacneho pola slnka,
atd.)?) (Boris)
Odpověď: Na Zemi žije přibližně 6 miliard lidi. Předpokládejme, že průměrný člověk má hmotnost okolo 70 kg (počítáme tlouštíky i nemluvňata). Dohromady by tedyvšichni lidé mohli vážit přibližně 4,2·1011 kg. Hmotnost Země je přibližně 6·1024 kg. Ikdyby se všichni lidé sešli na jednom místě a všichni ve stejný okamžik vyskočili 1 metr vysoko, pohne se střed Země o 0, 000 000 000 07 milimetru. Nehledě na to, že jakmile by vyskočivší lidé zase dopadli na pevnou zem, vrátil by se i střed Země na svou původní trajektorii (což plyne ze zákonu zachování hybnosti). Skákáním tedy trajhektorii země nijak měřitelně nevychýlite.
Ve výše zmíněném odhadu/výpočtu zanedbáváme efekty slapových sil v nehomogenním gravitačním poli. Vzhledem k intenzitě tohoto pole a vzhledem k velikosti výchylky je však toto zanedbání zcela oprávněné.
Dotaz: Především bych chtěl poděkovat panu J. Jermáři za zodovězení mého předchozího
dotazu. A nyní k mému dnešnímu dotazu: Právě jsem si přečetl knihu S. Hawkinga
„Teorie všeho“ , kde mě velice zaujala jeho hypotéza o časoprostoru,
který může být rozsahem konečný a přesto neobsahovat žádné singulatury, které by
tvořily jeho hranici nebo okraj. Autor vádí, že časoprostor by se podobal
zemskému povrchu, jen by měl dva rozměry navíc a zavádí pojem imaginárního času.
Zajímalo by mě, jestli existuje pro tuto hypotézu nějaký důkaz, nebo se jedné o
čistě matematický model. Například přemístíme-li trojúhelník z plochy na kouli a
změříme jeho úhly, zjistíme, že součet je větší než 180. Tuto skutečnost lze
považovat za důkaz, že trojúhelník neleží v trojrozměrné soustavě. Existuje
nějaký podobný důkaz o vícerozměrném prostoru, nebo je n-rozměrný prostor jen
čistě matematickým pojmem. Děkuji Vám za odpověď. Balátě (Ing. Miloš Balátě)
Odpověď: Podívejme se nejprve na to, kolik má náš svět vlastně rozměrů. Určitě se shodneme na klasických třech rozměrech, s nimiž jsme zvyklí operovat. Ukazuje se však jako praktické přidat k těmto rozměrům ještě jako jeden další rozměr čas a počítat s takovýmto čtyřrozměrným prostorem najednou - tj. neoddělovat čas a prostor, neboť spolu úzce souvisí, což plyne ze speciální teorie relativity. Speciální teorie relativity si však moc neví rady s neinerciálními systémy a zejména s gravitací. Proto při mnoha výpočtech šáhneme po obecné teorii relativity. Ta předpokládá, že náš výše zmíněný čtyřrozměrný časoprostor je vlivem existence hmoty a energie v něm obsažené zakřivován. Abychom jej měli kam zakřivovat, vnoříme jej do pětirozměrného prostoru. Matematicky exaktně vzato tedy počítáme ve čtyřrozměrné varietě vnořené do pětirozměrného euklidovského prostoru.
A jak je to tedy s těmi rozměry? Jsou tři, čtyři nebo je jich pět? Každou z těchto odpovědí lze považovat za správnou:
Skutečně se nám v praxi nepodaří dát k sobě více než tři navzájem kolmé tyče - čtvrtá tyč už by nemohla být kolmá na ty předcházející. Z tohoto pohledu je náš prostor třírozměrný.
Když se rozhodneme čas považovat za čtvrtý rozměr, zjednoduší se nám ve speciální (ale i obecné) teorii relativity mnohé výpočty - jako by čas skutečně měl v mnohém stejný či podobný smysl, jako ostatní rozměry. Můžeme tedy vnímat časoprostor jako čtyřrozměrný prostor a bude to užitečné.
Budeme-li si chtít představit zakřivování čtyřrozměrného časoprostoru, přičemž obecná teorie relativity s takovým zakřivováním vlivem gravitace počítá, musíme předpokládat, že existuje pětirozměrný prostor, v němž se náš čtyřrozměrný časoprostor nachází. Zde ovšem je potřeba zdůraznit, že my žijeme pouze uvnitř onoho čtyřrozměrného časoprostoru (tj. nemůžeme být pětirozměrní). Představa dalšího rozměru nám jen pomáhá vypořádat se s jeho metrickými vlastnostmi.
Nyní se tedy vrat´me zpět a hledejme důkazy. O existenci tří rozměrů asi nebudeme pochybovat. O existenci času asi také ne, můžeme ale pochybovat o tom, zda bychom jej měli přidávat k rozměrům a nahlížet celek jako čtyřrozměrný časoprostor. Zkušenosti ukazují, že je to praktické. Stejně tak je praktické pracovat s gravitací jako se zakřivením tohoto časoprostoru. Podporuje nás v tom zejména skutečnost, že na základě znalostí (speciální i obecné) teorie relativity dokážeme sestrojit některé složité přístroje a provádět různé výpočty lépe a přesněji. Například navigační systém GPS by bez započtení relativistických oprav byl o několik řádů méně přesný v určování polohy.
Co se důkazu křivosti prostoru pomocí úhlů trojúhelníku týče, rozdělme problém na dvě části. Budeme-li zkoumat oblasti v blízkosti gravitujících těles (třeba blízko Slunce), zjistíme, že nejsme schopni rozumně realizovat rovnou přímku. Posvítíme-li si například laserovým ukazovátkem, zjistíme, že paprsek je ohýbán, zakřivován. To lze vysvětlit právě tím, že se paprsek snaží v již zakřiveném časoprostoru jít tou nejkratší, nejpřímější možnou cestou. Vaše otázka se ale pravděpodobně týkala zakřivení prostoru i daleko od gravitujících těles - zakřivení, jehož existence by měla vliv na konečnost či nekonečnost vesmíru a na jeho prevděpodobný další vývoj. Zde asi mnohé zklamu. Pokud toto zakřivení skutečně existuje (v souladu s teoriemi existovat může, ale také nemusí), je relativně malé a projevuje se výrazněji až na velmi velikých rozměrech. V současné době nejsme technicky schopni provádět triangulační měření, které by takové zakřivení prostoru prokázalo.
Dotaz: Zajímalo by mě, když vezmu kus sněhu pří teplotě např.: -5°C tak je lehký, ale
když vezmu kus sněhu a stejných rozměrech jako předtím při teplotě např.: 0 až
1°C tak je těžší než předtím. Čím to je? Je to dáno částečnou změnou skupenství,
že sníh obsahuje větší množství vody v kapalném stavu? Děkuji za odpověď. (Jan Novák)
Odpověď: Ano, sníh může v tomto případě obsahovat značné množství vody v kapalném stavu.
Dotaz: "Bílý hluk" - pojem vztahující se k rušení hluku nepříjemného hlukem příjemným. Otázka zní: Existuje nějaká fyzikální možnost jak rušit hluk? Anebo alespoň jak bez nákladných stavebních úprav se vypořádat s touto problematikou, například i generátorem "bílého hluku". Kde mohu najít více informací? (Ing. Vlasta Čudanová)
Odpověď: Hluk lze eliminovat pasivně nebo aktivně. Mezi pasivní metody patří použití
obkladových materiálů s velkou absobcí energie vibrací v akustickém pásmu,
protihlukové zábrany, které vytvářejí akustický stín nebo hluk odrážejí.
Aktivní metody potlačování hluku využívají interference (skládání) zvukové vlny
původní a umělé vytvořené, která má stejnou velikost ale opačnou fázi. Složením
obou pak vznikne (v ideálním případě) ticho. Umělou složku vytváří elektronický
systém na základě snímaného příchozího hluku. Aktivní metody jsou použitelné
pro malé lokace (protihluková sluchátka, opěrky křesel) a jen obtížné
použitelné v interiérech (např. auta).
Více informací lze nalézt pod 'Active noise control'
