Fyzikální poradna

05. 09. 2018

Iniciační energie

Dobrý den, prosím o radu jak přiblížit studentům pojem iniciační energie, konkrétně iniciační energie 10J (kterou má palník) a iniciuje mi prachovzduchovou směs. Jak popsat nebo k čemu přirovnat velikost iniciace 10J, čemu by rozuměli a uměli si to představit. Předem děkuji za odpověď.


Dobrý den,

děkujeme za další dotaz do poradny, pokusím se odpovědět co nejpraktičtěji, ale vezmu to trochu oklikou.

Je potřeba rozlišit dvě fyzikální veličiny a to je energie (což je vlastně uložená práce) a výkon. Dle mého názoru je totiž samotný pojem energie v tomto případě trošku zavádějící.

Energii si snadno můžeme představit jako práci, kterou vykonáme zvednutím tělesa. Takže pokud chceme vykonat práci (W) 10 J, stačí vyjít z klasického vztahu W=F*s, kde F je velikost působící síly a s je dráha, po kterou síla působí. Například když budeme chtít zvednout těleso o hmotnosti 1 kg (tedy překonat tíhovou sílu o velikosti cca 10 N) do výšky 1 m, musíme vykonat práci 10 J. A to asi není nic tak obtížného.

Jenže je rozdíl, jestli danou práci vykonáme téměř okamžitě (vysoký výkon), nebo pomalu (malý výkon). Jako příklad uvedu, jakou rychlost by měla kulka o hmotnosti 8 g (střela ráže 7,62), pokud bychom na ni vykonali také práci 10 J. Vyjdu ze vztahu pro kinetickou energii Ek=1/2 mv2 (na druhou, pozn pro vkládání textu) - kulka by měla rychlost 2 500 m/s !!! Ale rukou by jsme jí takovou rychlost nebyli schopni udělit, i když jsme schopni vykonat větší práci, než 10 J. Zde se projevuje výkon a proto se používá palník, který je schopen tuto energii velmi rychle předat okolí.

Jinak pro představu pokud přivřeme lehké dveře, vykonáme práci 1 J, např. hořící zápalka vydá energii 1 000 J. Pokud by jsme dveřmi rychle hýbali, mohlo by se nám podařit je zapálit (jen příklad, prakticky nerealizovatelné).

Doufám, že Vám tato odpověď pomohla.

Mgr. Jaroslav Koreš, Ph.D., Střední průmyslová škola strojní a elektrotechnická  Dukelská 13, České Budějovice

 

36

Autor

Jaroslav Koreš

20. 08. 2018

Jde zvětšovacím sklem (lupou) zapálit oheň i v případě, že jsem například za zavřeným oknem?

Dobrý den, dotaz je v podstatě jednoduchý a dá se i snadno ověřit, ale raději bych nějaké vědečtější vysvětlení, než jen pokus. Jedná se o to, zda jde zvětšovacím sklem (lupou) zapálit oheň i v případě, že jsem například za zavřeným oknem (respektive pod jiným sklem). Ano - dá se to snadno ověřit, ale právě nemám po ruce žádnou lupu a ani počasí tomu příliš nepřeje, tak se raději zeptám zde. Můj názor je ten, že pokud předmětem prochází IR záření, je možné ho lupou usměrnit do ohniska a vyvolat oheň (například zapálit papír). Můj "soupeř" tvrdí, že za sklem bych nerozdělal (jeho slova) oheň ani metrovou lupou. A to jak za sklem v domech, tak například v autě. Jaká je tedy pravda a vysvětlení situace? Děkuji za odpověď.

Dobrý den,

děkujeme za otázku, budeme rádi, pokud její správnost ověříte experimentem a spojíme tak teorii s praxí.

Obecně je energie, kterou záření přenáší, závislá na frekvenci záření. Takže např. UV záření, které má vyšší frekvenci než infračervené je více energetické a tudíž by papír přes lupu zapálilo lépe než záření infračervené. Takže hlavní otázkou je, jaké frekvence sklo pohlcuje, pokud spíše vyšší, bude záření za sklem méně energetické a tudíž spíš nedojde k zapálení papíru.

Klasické křemenné sklo UV nepropouští (proto se za okny neopálíte) a tak bude energie záření za sklem menší. Ale úplně nemožné to není (dřív jsem si takhle se spolužáky hrál s lupou hru kdo déle vydrží) - sklem prochází další (i infračervené) záření a tudíž je možné tyto paprsky spojit čočkou a při dostatečné optické mohutnosti papír zapálit. Důkazem budiž to, že světlo sklem projde. A to má vyšší frekvenci (a tedy energii) než infračervené záření, tudíž lépe papír zapálí.

Takže pravdu máte vlastně oba, jen bych chtěl upřesnit, že IR záření sklem prochází jen částečně (viz skleníkový jev) a mnou uvedený příklad počítá s rovnoměrným zastoupením frekvencí v slunečním světle (což není úplně pravda, ale pro ilustraci jsem si toto zjednodušení dovolil).

Výsledek bude také záviset na tloušťce skla a materiálu (např. sklo UV trubic v soláriích UV záření propouští).

Doufám, že toto vysvětlení bude k rozsouzení vaší diskuze stačit a doufám, že budete dále přemýšlet na fyzikálními zákonitostmi běžných jevů kolem nás.

Mgr. Jaroslav Koreš, Ph.D., Střední průmyslová škola strojní a elektrotechnická  Dukelská 13, České Budějovice

9

Autor

Jaroslav Koreš

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

20. 08. 2018

Má hmotnost tělesa vliv na jeho rychlost při volném pádu v atmosféře?

Dobrý den. Nutně bychom potřebovali rozsoudit spor:) Prosím vás  má hmotnost tělesa vliv na jeho rychlost při volném pádu v atmosféře? Řekněme při stejném objemu i ploše. Moc děkuji.

Dobrý den,

Ke správné odpovědi je potřeba přesně popsat podmínky.

Dejme tomu, že vezmete dva stejné kusy papíru, jeden zmačkáte a druhý ne a oba necháte padat volným pádem. Je jasné, že zmačkaný dopadne dřív. Takže volný pád závisí na velikosti odporové síly (a ta závisí na tvaru a kolmém průřezu tělesa - zjednodušeně jeho šířce).

Kdyby jsme měli 2 tvarově stejná tělesa o různých hmotnostech, bude výsledek jiný - představte si balónek, naplněný vodou a heliem. Oba jsou stejné, ale jeden bude padat dolů a druhý bude "padat" nahoru. To je díky vztlaku vzduchu.

Takže celkově musíme zohlednit jak odpor vzduchu - Fo, tak i vztlakovou sílu Fv. Výsledná síla F, která na těleso působí bude tedy rozdíl tíhové síly tělesa Fg a sil, působících proti pohybu (odporové a vztlakové). Neboli F = Fg-Fv-Fo. A teď finální rozuzlení - odpor vzduchu závisí i na rychlosti - dokonce na její druhé mocnině. Čím rychleji se těleso pohybuje, tím je odporová síla větší. Na obě tělesa působí zpočátku stejná odporová síla, ale protože jedno je lehčí, bude mít na toto lehčí těleso odporová síla větší vliv (malou silou lehké těleso zastavíte, ale těžké už ne) a tak bude lehké těleso vlivem odporu vzduchu zpomalovat rychleji. Z toho vyplývá, že těžké těleso dopadne dříve, ale rozdíl může být vcelku minimální - zkuste hodit z okna plnou a částečně naplněnou PET lahev. Myslím, že rozdíl neodhalíte. Stejný vliv má na obě tělesa i vztlaková síla.

Pokud by vše probíhalo ve vakuu, padaly by lehká i těžká tělesa stejně.

Nevím, kdo vyhrál, ale doufám, že nakonec je vítězem každý, protože se opět ukázalo, že fyzika je všude kolem nás.

2

Autor

Jaroslav Koreš

10. 08. 2018

Působení elektromagnetického záření

Dobrý den, prosím o radu ohledně působení elektromagnetického záření. Zajímá mě v jakém tvaru vlny postupují, jestli přímými čárami, nebo kruhovými - v praxi: kupujeme dům, přes jehož pozemek vede vysoké napětí (100m od domu) a zjišťujeme jak nejúčinněji se bránit před negativními vlivy elektromagnetického záření, jestli je účinnější zabezpečit střechu, nebo zdi (omítky k tomu určené).  A ještě dotaz zda hliník elektromagnetické záření odráží, nebo pohlcuje?

Dobrý den,

elektromagnetické vlny se šíří prostorem po tzv. vlnoplochách. Ty jsou kruhové, ve vetší vzdálenosti je můžeme považovat za rovinné, ve vašem případě budou mít tvar soustředných kružnic (podobné, jako když hodíte kámen do vody, kde středem bude vodič vysokého napětí).

Osobně bych se neobával, že vodiče budou nějakým způsobem působit na živý organismus a to hned z několika důvodů:

Za prvé: cílem energetiků je převádět elektřinu s co nejmenšími ztrátami (proto se právě využívá vysoké napětí). Ztráty způsobené vyzařováním jsou mnohem menší, než klasické tepelné ztráty. I když nejsem odborník na přenosovou soustavu, z dostupných zdrojů odhaduji (a přeháním) ztráty na 1 metr vedení na max. 1 W. Výkon mobilního telefonu při vysílání je také 1 W a máte jej u hlavy, ne několik metrů nad ní. Zmíněný 1 W je navíc celková ztráta, v níž bude vyzařování maximálně desetina. Takže v tomto přehnaném případě lze tvrdit, že výkon a tím pádem energie z vodičů VN dosahuje opravdu minimálních hodnot. Porovnejme tato čísla ještě s klasickými vysílači - výkon vysílače mobilních sítí je v desítkách wattů, výkon vysílače na Kleti (na který mám výhled, proto jej zmiňuji) je 100 kW!

Druhým důvodem je to, že energie záření (zjednodušeně jeho vliv na živý organismus) záleží přímo úměrně na frekvenci. Frekvence sítě je 50 Hz, frekvence např. UV záření je řádově 10^16 (1 a 16 nul za ní) vyšší. Proto je pro nás také UV záření mnohem nebezpečnější.

A nakonec existují normy i pro energii elektromagnetického záření a provozovatel sítě je musí dodržovat. Normy jsou obecně hluboko pod nebezpečnou hodnotou.

Proto bych se neobával toho, že by vedení VN mělo negativní vliv na živé organizmy.

Pokud by jste se před elektromagnetickým zářením chtěli chránit i tak, nejvhodnější je tzv. Faradayova klec, neboli uzavřít (vodivě) celý dům - např. natažením pletiva po celém povrchu domu. Musíte však počítat se zhoršením příjmu mobilního, telefonního či WiFi signálu.

Hliník elektromagnetické záření o dané frekvenci odráží (obecně tato vlastnost závisí na frekvenci vlnění, které na daný materiál dopadá).

Mgr. Jaroslav Koreš, Ph.D., Střední průmyslová škola strojní a elektrotechnická  Dukelská 13, České Budějovice

7

Autor

Jaroslav Koreš

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

14. 05. 2018

Dá se zápach změřit? ?

Dobrý den, na tento dotaz mě přivedli moji noví myší spolubydlící. Tak trochu teď experimentuji s různými druhy podestýlky a snažím se najít nějakou, která co nejlépe absorbuje pachy. Oni ti myší kluci totiž dovedou páchnout neskutečně. A tak mě napadlo: Jak se vlastně měří intenzita smradu? Dá se vůbec zápach změřit? Čekala bych to třeba vzhledem k nějakému komfortu obyvatel, stejně jako měření hluku. Existuje na to přístroj, nebo bych třeba musela vzít respondenty? A je-li přístroj, zaznamenává přímo "puch", nebo spíš částice látky, o které víme, že ho způsobuje? Děkuji za odpověď, Tereza Majerová

Ahoj Terezo,

Děkujeme za další otázku a já se pokusím dokázat, že nejsou žádná témata, která mi nevoní ;)

Po pravdě nejsem na měření smradu odborník, ale pokusil jsem se zjistit co nejvíc, protože i mě tato otázka začala zajímat. Určitě je možné určit obsah částic v látce (jakéhokoliv skupenství) pomocí spektroskopie. V tomto případě využíváme toho, že každá látka vyzařuje jiné barevné spektrum. Pokud tedy budeme snímat záření, které vydává dané těleso a „rozřežeme“ si jej na malé vlnové délky, zjistíme, jaká konkrétní vlnová délka v celkovém spektru chybí. To nám říká, že foton o právě této vlnové délce byl látkou pohlcen. Pokud budeme mít databázi spekter všech látek, tak můžeme snadno porovnat náš spektrogram s databází a zjistíme, jaké konkrétní materiály látka obsahuje. Výhodou tohoto postupu je to, že odhalíme i velmi malé množství různých materiálů.

Tento postup se však standardně nepoužívá. Podle mého je to tím, že bychom takto museli nejdříve zanalyzovat všechny pachy a vytvořit zmiňovanou databázi.

Dnes se obvykle využívá oflaktometrie - což zní dost vědecky, ale reálně jde o to, že se do pytle nabere vzduch, který má být otestován a ten se dá pokusným osobám k očichání. Každá osoba pak uvede, zda dané množství plynu páchne nebo ne. Po pravdě jsem v dnešní době čekal něco sofistikovanějšího ;) Ale to je příležitost pro naše čtenáře - přijít na lepší a přesnější způsob určování zápachu.

 

35

Autor

Jaroslav Koreš

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

27. 03. 2018

Jak vznikají čárová spektra a jaké je jejich využití?

Potřebovala bych pomoc,dostali jsme domácí úkol a s touto otázkou si nevím rady. Jak vznikají čárová spektra a jaké je jejich využití? Předem děkuji za odpověď. Tereza


Ahoj Terezo,

smyslem této poradny je pomoci čtenářům s pochopením fyzikálních jevů kolem sebe a ne pomáhat řešit domácí úkoly, proto tě svou odpovědí spíše nasměruji.

Možná jsi někdy viděla snímky člověka (ale třeba i domu) v termokameře. Ta funguje tak, že zachytí infračervené záření, které my očima neregistrujeme. Stejně tak určitě víš, že plamen září, stejně tak i Slunce. To vyzařuje také záření, ale už takové, které očima vidíme. To, jaké záření očima zaregistrujeme závisí na frekvenci tohoto záření. A frekvence záření závisí na teplotě tělesa – naše tělo je mnohem chladnější, než např. plamen či Slunce, proto žádné záření, vycházející z člověka, očima nepozorujeme. Takže když budeš zahřívat např. železo, bude nejdřív tmavé, ale pak začne být červené, oranžové, žluté… podle své teploty.

Každý materiál bude vyzařovat při stejné teplotě jinak – s jinou frekvencí. Proto jsme schopni díky tomu, jak materiál vyzařuje odhalit jeho složení.

Žádný materiál nevyzařuje pouze jedinou frekvenci (barvu), ale celý rozsah frekvencí (neboli spektrum). Toto spektrum však není spojité, tedy zaplněné všemi frekvencemi, ale obsahuje jen určité frekvence. Pokud bychom tedy pozorovali, jak vyzařuje prvek pro různé frekvence, viděli bychom místa, kde vyzařuje (čáry) a místa, kde nevyzařuje (nic).

Využití spekter jsem již výše nastínil, jen tak mimochodem díky pozorování slunečního spektra bylo objeveno hélium.

Doufám, že ti tato odpověď pomohla.

 

4

Autor

Jaroslav Koreš

První
1 2 3 4 5 6 7 8 9
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