Fyzikální poradna

Mgr. Jaroslav Koreš, Ph.D., Gymnázium Jana Valeriána Jirsíka České Budějovice

19. 09. 2017

Rozdílná rychlost při čelní srážce dvou aut

Dobrý den, měl bych dotaz spíše z oblasti fyzikální. Můj dotaz spočívá v čelní srážce dvou aut. Teď uvedu příklad na můj dotaz, aby byl srozumitelnější. Jedou proti sobě dvě auta (obě jsou stejně těžká). První auto (A) jede rychlosti 60kmh a druhé auto (B) jede rychlosti 40kmh. Zajímá mě, jestli škody v autě B budou naprosto totožné jako v autě A, když jede o 20kmh méně. Protože pokud se rychlosti sčítají, tak by se to mělo ,,zprůměrovat,, a tudíž si rozdělit energie. Ale mě prostě přijde, když auto B má menší rychlost, že by tam měli být i menší škody. Další příklad: V prvním příkladu by tedy po sečtení rychlosti vyšla rychlost 100kmh. To znamená, že to bude stejné, jako když narazí auto A v rychlosti 100kmh do stojícího auta B, které je odbržděné? Ptám se, bude to pro auto B stejný naráz, jako když by jelo 40 kmh a auto A by jelo 60 kmh? Snad je dotaz srozumitelný a snadno pochopitelný. Rád bych si o tom s někým zadiskutoval :) Podotýkám nejsem žádný fyzikář, takže budu rád, když mi to někdo vysvětlí jako laikovi. Děkuji za odpověď. Petr

Ahoj Petře,

děkujeme za nový dotaz do naší odpovědny.

Pokusím se jej vysvětlit dvěma rovnocennými způsoby, uvidíme, který ti bude nakonec bližší.
Nejdřív bez vzorečků: musíme si uvědomit, že rychlost je relativní, což znamená, že k určení rychlosti je potřeba říci, vzhledem k čemu ji měříme. Např. já jsem teď vzhledem k mému notebooku (nezmíním značku, abych nedělal reklamu) v klidu, ale např. vzhledem ke Slunci se pohybuji nezanedbatelnou rychlostí 30 kilometrů za sekundu. Obě rychlosti popisují tu samou situaci, ale z různých pozorovatelen (ty nazýváme vztažné soustavy). Je důležité si uvědomit, že obě tvrzení jsou rovnocenné, žádná z popsaných soustav není lepší než druhá. To samé můžeme říci o autech - pokud popisuji rychlost vzhledem k Zemi, tak je tak, jak píšeš v zadání. Pokud se budu dívat z auta A, tak vidím, jak se ke mně auto B přibližuje rychlostí 100 km/h a já jsem v klidu. Pokud se budu dívat z auta B, tak opět vidím, že se ke mně blíží auto A rychlostí 100 km/h a já jsem opět v klidu. Protože je jedno, z jaké soustavy se díváme (jsou rovnocenné), tak lze očekávat, že pro všechny 3 pozorovatele (A, B, Zem), dopadne celá situace stejně. Je asi zřejmé, že je jedno, jestli jedno auto jede 5 km/h a druhé 95 km/h. Vzájemná rychlost je vždy 100 km/h a pro všechny pozorovatele musí srážka dopadnout stejně. Pokud by to tak nebylo, tak bych chtěl pozorovat srážku z lepší soustavy, aby se mi nic nestalo. Ale taková soustava neexistuje.

Teď čistě fyzikálně: při nárazu působí auto A na auto B silou Fa. Jenže stejně velkou silou, opačného směru, (podle 3. Newtonova zákona) působí i auto B na A: Fb. Platí tedy Fb=-Fa. Stejné je to, pokud udeříme rukou do zdi - my působíme na zeď a zeď na nás působí stejně velkou silou zpět. Rozdíl je jen ten, že nás to bolí a zeď (nejspíše) ne. A velikost síly při nárazu závisí na VZÁJEMNÉ rychlosti obou aut, což je z pohledu obou aut i Země stejné číslo. Je tedy jedno, jaká je rychlost aut jednotlivě, o výsledku rozhoduje jen jejich vzájemná rychlost.

Snad toto vysvětlení celou situaci osvětlilo.

4

Autor

Jaroslav Koreš

01. 09. 2017

Hadice

Dobrý den, mohl bych Vás poprosit o vysvětlení jevu? Máme hadici na odvod kondenzátu z klimatizace o průměru 16mm vedoucí dle schématu v příloze. Do hadice kape voda po kapkách. Tudíž počáteční tlak na kapalinu bude zanedbatelný, spíše bude mít pouze gravitační sílu spojenou s volným pádem na kapku o minimální hmotnosti. Hadice se začne plnit odspoda. Ale vodní sloupec v nejdelší části 1,7 m nedokáže přetlačit vodu do odpadu 0,15 m. Je možné, že se tam vytvoří bublina, která vodu nepustí dál? Jak je to možné?
Děkuji za odpověď. S pozdravem, Bc. Petr Dražný

Zdravím Petře,

vypadá to jako záhada. Ještě mi chybí vědět, kam přesně hadice vytéká - jestli do volného prostoru, nebo do odpadní trubky.

Pokud by kondenzát tekl volně ven, tak buhužel nemám žádné vysvětlení - hydrostatický tlak nijak nesouvisí s tloušťkou hadice ani s rychlostí přítoku kapaliny, takže by voda měla bez problémů odtékat.
Pokud je však hadice vyvedena do odpadu, může dojít opravdu k tomu, že se v horní části připojení vytvoří vzduchová bublina - zejména, pokud by odpad měl tvar obráceného U. Pak by v horní části odpadu byl vzduch, ale nemohl by se z tohoto místa dostat - leda vyšším tlakem/podtlakem. Také je možné, že podobný jev nastane, pokud samotná hadice není tak jak jste nakreslil, tedy ve tvaru U, ale že i na ní je nějaké zvlnění ve tvaru obráceného U. V těchto případech už průměr hadice hraje roli - čím užší hadice, tím spíše se vzduchová bublina zasekne v jejím nejvyšším místě.

Pokud Vám tato odpověď nedostačuje, zkuste mi celou situaci ješte více upřesnit a třeba se dobereme k vyřešení problému.

Mgr. Jaroslav Koreš, Ph.D., Gymnázium Jana Valeriána Jirsíka České Budějovice

3

Autor

Jaroslav Koreš

Mgr. Jaroslav Koreš, Ph.D., Gymnázium Jana Valeriána Jirsíka České Budějovice

31. 08. 2017

Atomy v absolutní nule

Dobrý den, chci se zeptat, jak je to s velikostí molekul při absolutní nule. Měl jsem za to, že energie dodává elektronům v obalu rychlost. A tato energie je získávaná teplem. Pokud bychom tedy odebrali veškeré teplo a dostali se tak na absolutní nulu (vím, zatím se to nepodařilo), tak by teoreticky mělo dojít k zastavení pohybu elektronů aj. V tom případě až by se znova začalo oteplovat, neměly by se elektrony začít přitahovat k jádru atomu? Popřípadě, proč tento jev nenastává už při ochlazování k absolutní nule?

Tato teorie mi vrtá hlavou už pár let a stále jsem na ni nemohl najít odpověď. 
Snad mi to osvětlíte vy, děkuji a budu se těšit na odpověď, Jakl Filip

Ahoj Filipe,

nejdřív děkuji za důvěru, snad se mi podaří uspokojivě odpovědět na tvůj dotaz. Nejjednodušší odpovědí je to, že teploty absolutní nuly NELZE dosáhnout. Je to jeden z termodynamických zákonů, který nijak nesouvisí s našimi technologickými možnostmi, je to vlastně jedna z hranic přírody.

Správně píšeš, že by se částice (je jedno, jestli elektrony či atomy) přestaly pohybovat. To ale nejde kvůli Heisenbergovým relacím neurčitosti, které vysvětlují, že není možné znát zároveň polohu a rychlost částice. Pokud bychom znali přesně rychlost (a nula je přesná hodnota), byla by částice všude kolem nás. To také nejde, takže je zde druhý důvod, proč elektrony nebudou padat do jádra.

Třetím důvodem je to, že elektrony nejsou v libovolné vzdálenosti od jádra, ale pohybují se v přesně daných hladinách (poloha elektronů je tzv. kvantována), takže nemohou "padat" k jádru. Navíc pro každou hladinu je dána konkrétní rychlost elektronu, takže jeho pohyb není nijak ovlivňován teplotou.

Pokusil jsem se vše vysvětlit z částicového hlediska, pokud bychom považovali atomy či elektrony za vlnění (což je oprávněné), bylo by vysvětlení nejspíše složitější a také by vedlo ke stejnému závěru.
Doufám, že jsi s touto odpovědí spokojen.

1

Autor

Jaroslav Koreš

Mgr. Jaroslav Koreš, Ph.D., Gymnázium Jana Valeriána Jirsíka České Budějovice

21. 08. 2017

Jakou teplotu má vakuum

Dobrý den, k této úvaze mě přivedla jedna reklama a přítel, který se mnou u ní seděl. Jakou teplotu má vakuum a při jaké teplotě se ve vakuu peče husa (nebo cokoliv)? Děkuji, Tereza Majerová

Ahoj Terezo, díky za další, tentokrát "vypečenou" otázku.Kdybych si to chtěl zjednodušit, tak odpovím, že vakuum nemá žádnou teplotu - teplota souvisí s rychlostí pohybu částic v látkách (viz např. difúze čaje). Pokud tedy máme dokonalé vakuum, tak mu nelze přisoudit žádnou teplotu. Jak si jistě pamatuješ, nemůžeme říci, že má teplotu 0 Kelvinů, takovou teplotu nelze dosáhnout. Jenže kolem nás (ve vesmíru) je také vakuum a to má nějakou teplotu - ta je o trochu menší, než 3 K (-270 °C). Tato teplota ale není teplotou vakua, ale spíše jde o teplotu tzv. reliktního záření - záření, které souvisí se vznikem našeho vesmíru. V tomto případě popisujeme tedy ne teplotu "prostředí" (vakua), ale "teplotu přenášené energie". A navíc vakuum ve vesmíru není pořádné vakuum ;) Co se týče pečení - tam je to tak, že pokud budeš vařit/péct ve vakuu, tak se ti vlivem vypařování/sublimace z vakua stane pára daného pokrmu a už tedy nevaříš ve vakuu, ale jen při nižším tlaku. Doufám, že jsem touto odpovědí nijak neovlivnil účinnost reklamy.

1

Autor

Jaroslav Koreš

Mgr. Jaroslav Koreš, Ph.D., Gymnázium Jana Valeriána Jirsíka České Budějovice

25. 07. 2017

Kladná energetická bilance z brzdění osy roztočeného setrvačníku

Moje otázka zní: Lze získat alespoň teoreticky kladnou en. bilanci z brzdění osy roztočeného setrvačníku? Myšleno je to tak že rotující hmota zaujme svou osou rotace stabilní polohu vůči vesmíru tudíž se vzhledem k zemi začne otáčet. Lze z tohoto otáčení čerpat energii? A je šance byť teoretická že by celková energ. bilance byla kladná?Děkuji za reakci s pozdravem Pavel

Ahoj Pavle, nejsem si jistý jestli ti přesně rozumím, pokud nebudeš s touto odpovědí spokojen, tak se klidně zeptej znovu. Uvažuji dokonalou situaci beze ztrát a bez tření.Pokud bychom měli již točící se setrvačník, tak nakláněním jeho osy by jsme vykonali určitou práci, která by tak zvýšila celkovou energii setrvačníku. Kdybychom setrvačník začali brzdit, tak bychom z něj přenášeli energii do tělesa, které by zapříčiňovalo brzdění. Ale samozřejmě by energie bylo stále stejně, nezávisle na změně směru/rychlosti rotace setrvačníku.Ve vesmíru si můžeme takový setrvačník nahradit planetami/hvězdami, které také rotují a pokud bychom jejich rotaci využili k přeměně jejich kinetické energie na např. elektrickou (podobně jako v elektrárnách, kde rotují magnety), tak bychom opravdu z rotační energie planety získali energii elektrickou. Ale jen na úkor rychlosti otáčení dotyčné planety - tedy na úkor její počáteční kinetické energie.Energie by ale v dané soustavě stále stejně, opět připomínám, že jsme si vše zidealizovali tím, že neuvažujeme ztráty.

2

Autor

Jaroslav Koreš

Mgr. Jaroslav Koreš, Ph.D., Gymnázium Jana Valeriána Jirsíka České Budějovice

25. 07. 2017

Hmotnost kamene

Myslíte, když mě trefil kámen a jen mě škrtnul, tak ve vzorci F=m*a počítám s jeho plnou hmotností?

Ahoj, ano, do 2. Newtonova zákona dosadíš celou hmotnost, nezávisle na tom, jak moc tě kámen trefí. To, jak hodně tě kámen trefí popisuje zrychlení a - pokud by tě kámen jen škrtl, byl by o tebe zpomalen málo a tak by a bylo malé. Pokud tě kámen trefí hodně, tak se o tebe zastaví - a bude velké.Velikost a závisí na rychlosti kamenu a na tom, jak rychle na tobě zpomalí - čím déle bude trvat, než zpomalí, tím menší bude a. Menší tak bude i síla, která na tebe působí.

1

Autor

Jaroslav Koreš

První
1 2 3 4 5 6
Poslední

Zadání dotazu

Máte nějaký dotaz?

Pokud se chcete na něco zeptat, napište e-mail s předmětem "Fyzikální poradna" na emailovou adresu

poradna@svetenergie.cz
Skupina ČEZ

Kontaktní informace

Máte-li k obsahu portálu jakékoliv náměty, postřehy či připomínky – prosím kontaktujte nás. Budeme vděční i za připomínky k nekorektnímu zobrazení stránek, či případnému upozornění na chybu. Děkujeme.


email:info@svetenergie.cz

Kontaktní formulář

KONTROLNÍ KÓD

kontrolní kód Opište prosím do políčka formuláře
text z obrázku

Portál Svět energie provozuje společnost ČEZ. Vyrobil Simopt, s.r.o., Copyright © 2016, Všechna práva vyhrazena

detail