Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 1493 dotazů
924) Která kulka dopadne na zem dřív?
24. 09. 2003
Dotaz: Zajímalo by mne, zda je pravda, že kulka vystřelená vodorovně z dané
výšky letí déle, než kdyby byla ze stejné výšky upuštěna. A proč? (Honza)
Odpověď: Odpor vzduchu je úměrný druhé mocnině rychlosti. Proto odpor vzduchu
kulky padající svisle dolů z malé výšky je relativně malý. Např. při
pádu z výšky 5 m je téměř zanedbatelný (doba pádu cca 1s).
Na kulku startující vodorovně rychlostí např. 200 m/s je ale odpor
mnohem větší a protože kulka neletí vodorovně, ale vektor její
rychlosti je čím dál více skloněn k zemi, opačně namířený odpor
vzduchu má složku mířící nahoru a ta je vzhledem k velké rychlosti
větší, než odpor při volném padání. Pohyb k zemi je proto oproti pádu
s nulovou počáteční rychlostí vzduchem více zbržďován. Kulka letí
déle. Co platí pro vzduch ale neplatí pro vakuum. Tam obě kulky
dopadnou na zem současně.
(M.Rojko)
Reakce na odpověď:(4.5.2004) Radim Pospěch
Zdá se mně, že
Vaše vysvětlení není správné. Myslím, že obě kulky dopadnou na zem za stejnou
dobu. V každém bodě dráhy kulky lze přece vektor její rychlosti rozložit do
složky vodorovné a svislé, svislá rychlost je pak stejná pro kulku vystřelenou i
pro kulku volně padající. Stejně pak je možno rozložit i síly - gravitační a
odporu vzduchu. Svislé složky sil a rychlostí jsou pro oba případy pořád stejné,
proto dopadnou kulky na zem stejně. Tolik, pokud bereme v úvahu jen gravitaci a
odpor homogenního prostředí. Ve skutečnosti se uplatní aerodynamické efekty při
obtékání kulky (rozdílný tvar a působení vírové oblasti nad kulkou), které
zřejmě způsobí, že vystřelená kulka dopadne přece jen později. Laicky, kulka
bude tak trochu "plachtit", podobně jako vržený oštěp.
Odpověď:
Vážený kolego,
chyba ve Vaší úvaze tkví v tom, že složku odporu vzduchu musíme
počítat ze čtverce velikosti vektoru rychlosti a ne jednoduše jen ze
složek rychlosti. To jde jen v případě, že rychlosti proudění kolem
tělesa jsou laminární a odpor prostředí lze počítat ze Stokesova
vztahu (lineární závislost odporu na rychlosti). Svou úvahu jsem
ověřil tím, že jsem pohyb obou kulek namodeloval na počítači.
Je to ale vidět rovnou ze vztahů pro ypsilonovou složku zrychlení
bržděného pohybu: ay= -g-konst*v2*(vy/v), která je menší než
ay = g - konst*u2, kde u je okamžitá rychlost svislého vzduchem
bržděného pádu. ( v byla okamžitá rychlost letící vystřelené
kulky). Můžete si to v Excelu snadno namodelovat. Platí to
samozřejmě i pro kulatou kulku. Efekty tvarové
jsem ve své odpovědi neuvažoval.
Dotaz: Zajímalo by mě, jaká vlastně působí síla na těleso v těžišti uvnitř
velmi hmotné duté koule (řekněme o hmotnosti Země a zkušební těleso by byl
např. hmotný bod Miloš). Nacházel by se objekt ve stavu beztíže a byl by
rozdrcen? (Milos Orlik)
Odpověď: Na těleso v těžišti koule, ať duté nebo neduté se gravitační síly
vzájemně ruší a proto tam není ani tlak.
Tedy, beztíže ano, rozdrcení ne!
Dotaz: Ve školním kabinetě jsme měli kdysi tuto pomůcku : 2 koule (prům.cca
ping.pong.míček) spojené trubičkou - vše ze skla. Uvnitř obarvená kapalina v
objemu cca 1 koule. Při sevření koule do dlaně kapalina začala "vřít" a
přetlačovala se do druhé koule. Ví někdo, co se tímto pokusem demonstrovalo a
co bylo uvnitř za kapalinu? (Pavel Tůma)
Odpověď: Jedna kulička se uchopí do dlaně, druhá je na svisle trubičce nad
ní. Zahřátím dlaní se kapalina začne vařit. Jde o demonstraci varu
éteru za sníženého tlaku.
Dotaz: Potřebovala bych, nutně, poradit s fyzikou. Profesorka nám zadala
otázku: Proč se zastaví padající míček? Jestli by byla i možnost, aby se
míček nezastavil. Mělo by to mít něco společného se zákonem zachování
energie. (Petra Kuchyňková)
Odpověď: Dotaz je zmatečný.
Míček se nezastaví při letu jen ustálí rychlost a padá pak
rovnoměrně. Odpor vzduchu vyrovná gravitační sílu, kterou ho
přitahuje Země. (přesněji by se mělo říci, že odpor vzduchu vyrovná
tíhovou sílu).
Jde-li o zastavení po dopadu, jde o vyrovnání tíhove síly silou od
podlahy.
Dotaz: Chci se zeptat, co způsobuje modrou barvu oblohy a kde je obloha
nejmodřejší? (Anie)
Odpověď: Modrá barva oblohy je jaksi "rubem" červánků. Kdyby nebyla atmosféra,
viděli bychom jen jasné žluté Slunce na černém pozadí. Barevné světlo
Sluncem vysílané se ale rozptyluje na nepravidelnostech v nejvyšších
vrstvách atmosféry (na fluktuacích hustoty; dříve se mělo zato, že je to
na prachu) a krátkovlnné modré světlo se rozptyluje podstatně víc než
červené s téměř dvakrát větší délkou vlny. Na Zemi je proto obloha
bleděmodrá a naopak červánky (hledíme-li ke Slunci, pak to záření, které
se nejméně odchýlilo od původního směru) jsou červené. Díváte-li se však
nad sebe např. v letadle letícím ve výšce cca 10 km, je nad vámi obloho
podstatně tmavší a víc do fialova. Kdybychom vyletěli ještě výše, byla
by obloha docela černá.
