Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 1493 dotazů
919) Magdeburské polokoule
29. 09. 2003
Dotaz: Chtěl bych vás poprosit o podrobnější vysvětlení (mně naprosto
nepochopitelného) jevu Magdeburských polokoulí, kdy je ze dvou kovových
polokoulí, na sobě přiložených, odsán vzduch a tyto pak u sebe "drží" velkou
silou. Bude zachováno silové působení i po odtržení polokoulí od sebe? Např.
zpětným přiblížením? "Chytnou" se na sebe jako magnety? Využívá se tohoto
jevu někde v praxi? Proč jev nefunguje i opačně? Tzn. polokoule naplněné pod
vysokým tlakem se neodpuzují? (Pavel Faltýnek)
Odpověď: Na každý předmět kolem nás působí vzduch tak, že na každý čtverečný
centimetr tlačí stejně, jako kdyby na tom čtverečku bylo položeno
kilogramové závaží. Nepozorujeme to jednak proto, že to tlačí ze
všech stran a protože pod tímto tlakem jsme od narození. Když ty
polokoule dáš vzduchotěsně k sobě a vzduch ze vzniklé dutiny
vyčerpáš, bude vzduch tlačit jen zvenku a tedy polokoule stlačovat k
sobě. Po odtržení vleze zase vzduch dovnitř a tlačí
proto ze všech stran a netlačí polokoule k sobě. I po přiblížení
polokoulí je stále vevnitř vzduch, který odtlačuje polokoule od sebe
stejně, jako je vnější vzduch tlačí k sobě. Proto je výsledek
nerozhodný, žádnou sílu nepozorujeme.
Tohoto jevu se využívá na každém kroku. Když saješ limonádu brčkem,
vycucneš z brčka vzduch a vzduch, který tlačí na hladinu limonády ti
ji nažene brčkem do úst. Když přimáčkneš přísavku na dlaždičku,
vymáčkneš z pod ní vzduch a venkovní vzduch ji drží přitisknutou u
dlaždice, když maminka zavařuje, vyžene pára ze zavařovačky vzduch a
když potom pára zkapalní a přestane zevnitř tlačit, vnější vzduch
drží víčko na zavařovačce.
Opačně to samozřejmě taky funguje. Copak jsi nikdy nestřílel ze
vzduchovky. Kdo vyžene brok z hlavně a pušku trochu strčí dozadu?
Pokud chceš kulatější příklad, tak si vzpomeň na granát. Tam sice
netlačí vysokým tlakem vzduch ale plyny vzniklé rychlým spálením
nálože, ale jinak je to totéž v bleděmodrém.
Dotaz: Chtěl jsem se zeptat na jeden zajímavý jev ukázaný v televizní
reklamě. Před časem běžela reklama na výrobek, který měl tvar desky, položil
se do teplé vody, nasypala se sůl a v této lázní bylo možno bezproblemově
čistit stříbrné předměty. Prý se v samotné
vodě nic nedělo, až po přidání soli. Zajímalo by mě, na jakém principu tento
proces fungoval. Odhadl bych, že šlo o elektrolýzu, deska a stříbrný předmět
tvořily elektrody. (Adam Nováček)
Odpověď: Je to spíš otázka z chemie, odpovím, co vím a na zbytek se ptejte na
Přír. fak. UK či podobně.
Černání stříbra je způsobeno hlavně černým sulfidem Ag2S, který se
vytváří na povrchu kovu pod vlivem sirovodíku (vznikajícího hnitím org.
látek) nebo jiných látek schopných uvolňovat síru (allylsulfidy z cibule
a česneku apod.). Pokud sirník rozpustíte a tím odsttraníte, vynikne
původní stříbrný lesk (do té doby, než se to znova znečistí). Ag2S je
nerozpustný ve vodě a v běžných rozpouštědlech, rozkládá se kyselinami
nebo ho lze rozpustit vytvořením různých thiokomplexů, nebo ho lze
nejprve oxidovat na síran Ag2SO4, který je sice taky velice málo
rozpustný, ale už to přece jen jde mírnějšími prostředky, anebo lze
konečně použít elektrolytické oxidace (na Ag2SO4) či redukce (na Ag
kovové). A ten poslední případ zřejmě nastává. Jednou elektrodou je tác,
druhou je přímo čištěný předmět, elektrolytem je právě ona sůl z
reklamy, a buď pomáhá rozpouštět Ag2S na komplexy, nebo oxidovat nebo
redukovat.
Dotaz: Rád bych věděl, jak vlastně funguje gravitace a jakým způsobem dochází k efektu
gravitační čočky, co sem zatím četl na různých fyzikálních stránkách to mně
ten problém nijak nevysvětlilo a je opravdu rychlost světla konstanta? (Luboš Tepřík)
Odpověď: 1) Gravitace je všeobecná vlastnost veškerých hmotných objektů
přitahovat se navzájem. V klasické mechanice je popsána Newtonovým
gravitačním zákonem, který však neobsahuje vůbec čas - je to tedy popis,
při kterém by na sebe působila tělesa okamžitě na libovolnou dálku. To
je ve sporu s důsledky teorie relativity, podle níž se žádné silové
působení (žádná informace) nemůže šířit rychleji než světlo.
Jak funguje gravitace - to je otázka, co tím míníte. Jak funguje
elektřina? Jak funguje motor? Výkladem "jak něco funguje" míníme
převedení něčeho složitějšího (motor) na něco jednoduššího (chování
vodiče protékaného elektrickým proudem a nacházejícího je přitom v
magnetickém poli). Ovšem takové převádění na jednodušší jevy nutně končí
u těch "nejjednodušších" - fundamentálních - jevů. Ty můžeme popsat, to
ano - ale těžko je převést na něco ještě jednoduššího.
2) Gravitační čočka je termín z relativity. Protože světlo
(elektromagnetické vlnění nebo foton, jak to chcete popisovat) nese
jistou energii E, lze mu připsat i jistou hmotnost m = E/c2. Představte
si to s klidem pro tento účel jako foton - částečku světla o frekvenci
f přenášející nejmenší možnou energii E na frekvenci f, tedy energii E
= hf a mající tedy hmotnost m = hf/c2. Tato kulička letí v gravitačním
poli hvězdy (např. Slunce) a její dráha je tedy "ohnutá" podobně jako
kdyby to bylo obvyklé světlo a místo gravitačního pole by kolem Slunce
byla optická čočka.
3) Měříte-li rychlost světla hvězd, Slunce i žárovky co nejpřesněji na
jaře i na podzim, dostanete kupodivu totéž: těch 299792458 m/s, tedy
zhruba 300 000km/s. Přitom Země, na které toto měření provádíte, letí
kolem Slunce tak rychle, že za rok (tj. 60 . 60 . 24 . 365,22 sekund) urazí
kruhovou dráhu délky 2 . pi . 150 000 000 km, tedy Země letí postupnou
rychlostí cca 30 km/s. Světlo z hvězd ale není rychlejší ani pomalejší,
jak by to mělo být podle klasického (galileovského) skládání rychlostí.
O přesnosti měření nemusíte pochybovat v době, kdy jsou běžné počítače
s
procesorem o frekvenci 1 GHz; to odpovídá periodě 10-9s a za tu dobu
uletí světlo jen asi 30 cm.
Berte proto jako POKUSEM OVĚŘENO (nikoli hypoteticky zavedeno!), že
světlo má stále stejnou rychlost, nezávisle na vzájemné rychlosti
pozorovatele a světelného zdroje. Protože to je v rozporu s Galileiho
skládáním rychlostí (které máme dostatečně přesně ověřeno pro rychlosti
pomalé vůči světlu), tak se s tím musíme nějak poprat. Najdete-li lepší
vysvětlení a popis jiný než Einstein, Nobelova cena Vás určitě nemine.
Dotaz: Reaguji tímto na dotaz "Modrá zářivka". Možná se mýlím, ale
nepřipadá mi, že by tato zářivka nějak intenzivně zářila v UV oblasti. UV
záření se prozradí intenzivní vůní ozónu (zkuste si to s "horským sluníčkem",
nebo i s EPROM eraserem, který má výkon okolo 1 W). I tyto "modré" zářivky
jsou plněny rtuťovými parami a žádný ozón u nich cítit není. Možná, že sklo
zářivky zadržuje kromě viditelného světla i tvrdší UV, které je schopno
produkovat ozón. Ionizační energie kyslíku je poměrně vysoká, 13,6 eV, tudíž
bych předpokládal poněkud vyšší energii fotonů vhodných pro výrobu ozónu,
měkké UV na to asi nestačí. Rtuť má ve spektru několik čar v UV, zejména na
2537 A, vznikající přechodem 3P1-> 1S0, ale nemyslím, že tato by byla
zodpovědná za výše dotazovaný efekt. Amatérskými prostředky (CDčkem) jsem
zjistil ve rtuťovém spektru jednu čáru (nebo dvě těsně vedle sebe) téměř
přesně na hranici mezi UV a viditelným světlem (fialovější než fialová
:-).Pokud by existovala silnější čára ve velmi blízké UV oblasti, pak pro
přesun fotonů do viditelného světla by pak možná stačil Comptonův jev. (??) (Slavibor Mělnický)
Odpověď: Myslím, že si sám odpovídáte. Samozřejmě že "ultrafialové světlo" je
široký pojem; pro můj účel stačí cokoli, co má sice dostatečnou
intenzitu pro nějakou tu fluorecsenci, ale přitom už je to natolik mimo
oblast citlivosti oka, že si to neuvědomujeme. A nemusí to být ani tak
"tvrdé", aby to vytvářelo ozon, aby nám to vyrábělo rakovinu kůže apod.
Comptonův efekt to nebude, to si spočítejte z energiových úvah. Ale je
to fluorescence - molekula nebo jiná mikrostruktura je jedním UV fotonem
odpovídajícím frekvenci f a nesoucím tedy energii E=hf uvedena do
vzbuzeného stavu s energií E, ale než dojde k přechodu zpátky (a tím
vyzáření fotonu odpovídající frekvence), ztratí molekula vhodným
mechanismem část energie a má tedy energii jen o E1 < E větší než
nenabuzený stav. Vyzářený foton tedy odpovídá světlu s nižší frekvencí f1
= E1/h < f, a už ho proto můžeme vidět.
Dotaz: Jaký je rozdíl mezi grupovou rychlostí šíření vlnění a fázovou rychlostí. (Pavel)
Odpověď: Pro obyčejnou jednoduchou (monochromatickou) vlnu je definována fázová
rychlost, tj. o jakou vzdálenost se za danou dobu posune vrcholek vlny
(ten u sinusovky představuje místo s fází pi/2, jde tedy o pohyb místa
dané fáze - odtud označení). Má-li tato vlna kmitočet f a vlnočet s, je
fázová rychlost rovna v = f/s.
Složím-li mnoho jednoduchých vln přes sebe, pak výsledná vlna může
mít tvar "balíku" - někde je amplituda velká, jinde - mimo balík - malá.
Pak nás zajímá, jak rychle se pohybuje tento balík (grupová rychlost).
Mají-li však dílčí vlny různé fázové rychlosti, pak se tvar balíku
obecně mění. Lze dokázat, že - zhruba řečeno - těžiště tohoto balíku se
pohybuje rychlostí danou nikoli podílem, ale derivací df / ds, tedy jak
se změní kmitočet, když se změní vlnočet. To je pak grupová rychlost.
Grupová rychlost může být proto zcela jiná než fázová, může mít i
opačné znamínko apod.
