Fyzikální poradna

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

05. 01. 2018

Jeřáb

Dobrý den, předem bych chtěla poděkovat za to, že tímto způsobem pomáháte lidem a zodpovídáte jim jejich dotazy. Ráda bych se zeptala na takový jeden základoškolský problém, asi triviální, ale opravdu mi to vrtá hlavou. Když mám nějaké těleso, třeba auto, které si k sobě přitahuje jeřáb pod úhlem 45°, auto má nějakou hmotnost a tření mezi koly auta a zemí je nenulové, jakou silou ho musí k sobě jeřáb táhnout? A odlepí se auto od země. Mockrát děkuji za odpověď, Jakubka

Ahoj Jakubko,

děkuji za tvou pochvalu, snad se mi bude dařit i dále.
Začnu od konce - auto se podle mého neodlepí, protože se bude přibližovat k jeřábu - lze očekávat, že lano není dokonale tuhé. Je to stejné, jako když k sobě na niti přitahuješ autíčko - úhel mezi nití a autíčkem se bude zvyšovat. A až by bylo autíčko přímo pod tvou rukou, tak teprve pak se bude zvedat.

A co se týká působení síly - na auto bude působit nějaká odporová síla (tření, odpor vzduchu apod.). Pokud by byl jeřáb ve stejné výšce jako auto, tak by působil stejně velkou silou, jako síla odporová. Ale protože tomu tak není, budeme muset výslednou sílu rozložit na dvě složky (ve fyzice se tomu originálně říká rozklad sil) - jedna složka táhne auto vodorovně a druhá jej nadlehčuje. Nás zajímá jen vodorovná síla a tu bychom spočítali pomocí vztahu Fo=Fv*cos(úhel), kde Fv je výsledná síla, která na auto působí (síla jeřábu) a Fo je odporová síla (tření atp.). Je vidět, že pokud by byl úhel nulový, tak by jeřábu stačilo táhnout jen odporovou silou (jak jsem psal výše).

2

Autor

Jaroslav Koreš

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

02. 01. 2018

Kolik a jakých žárovek by bylo potřeba dát do terária k nahrazení přirozeného slunečního svitu?

Dobrý den, tentokrát mám takový fyzikálně-biologický dotaz směřující k mé seminární práci. Kolik a jakých žárovek by bylo potřeba dát do terária k nahrazení přirozeného slunečního svitu? Nejde mi teď o vytápění, ale přímo o sluneční záření, konkrétně by se jednalo o terárium pro malého plaza původem z travnatých biomů jižní Afriky (průměrná teplota 23°C +/- teplotní gradient, velikost terária teoreticky neomezená). Samozřejmě, aby ho ty žárovky zase neupekly... V jaké by případně měly být výšce? Mnohokrát děkuji za ochotu zodpovídat veškeré otázky a přeji příjemné prožití Vánočních svátků Tereza Majerová

Ahoj Terezo, jsem rád, že mám tvou důvěru, doufám, že mi ji zachováš i po této odpovědi.

Po pravdě nevím, kde začít - základním parametrem slunečního svitu je energie, dopadající na 1 metr čtverečný povrchu. To je zhruba 1 000 W. Pokud by jsi tedy kolem 1 000 W žárovky (klasické s vláknem) udělala kouli o průměru cca 50 cm, měla by jsi stejný tepelný výkon. To by ale určitě výrazně zkrátilo životnost zmiňovaného plaza. Takže údaj o zářivém výkonu pro nás není k ničemu. Jde totiž o to, že část záření se opět odráží, ale to jaká část se odrazí záleží na mnoha faktorech a dle mého je to dáno experimentálním měřením.

Dalším důležitým parametrem příkladu je vedení tepla sklem - a toto závisí na rozměrech terária a tloušťce skla. Pro terárko o ploše 1 m2 (0,5x0,5x0,5 m; 5 mm tloušťka) mi vyšel ztrátový výkon 100 W (https://thermtest.com/thermal-resources/conduction-calculator/).

Pak je také otázkou, jestli bude docházet k výrazným ztrátám vlivem proudění - ty by pak bylo také nutné započítat.

Nu je asi vidět, že bez přesnějšího zadání budeme spíše jen tápat. Nebo se můžeme zeptat nějakého teraristy, který bude mít jistě empiricky zjištěno, do jakého terárka je nutné dát jakou žárovku. Nebo můžeme zkoušet, jak se hadům bude dařit, pokud budeme sami experimentovat (NEDOPORUČUJI!).

Z celé problematiky jsem se omezil pouze na energii, samotné složení slunečního světla jsem nebral v potaz.

Přeji hodně štěstí s chováním plazů.

 

1

Autor

Jaroslav Koreš

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

12. 12. 2017

Jak je to v tomto případě s odstředivou a dostředivou silou?

Dobrý den, mám dotaz ohledně odstředivé a dostředivé síly. Máme nějaké těleso obíhající zemi (např. měsíc, družice) po oběžné dráze. Působí na něj dostředivá síla v podobě gravitace, která ho přitahuje k zemi a odstředivá síla která působí směrem opačným. Pokud je gravitace projevem zakřiveného časoprostoru, tak oběžná dráha vlastně není kružnice ale přímka jen zakřivená v prostoru. Jestli tomu dobře rozumím, obíhající těleso tedy koná přímočarý pohyb a ne pohyb po kružnici. Jak by ale potom na něj mohla působit jedna z výše zmiňovaných sil když se nejedná o pohyb po kružnici ani těleso nijak nezatáčí a nemění tedy svůj směr? Dokonce jsem četl takové vysvětlení právě na příkladu družice že po té své přímce jakoby padá směrem k zemi ale díky své rychlosti nikdy nespadne. Jak by tedy na těleso které vlastně padá mohla působit některá z těchto sil? Nebo třeba astronauti obíhající zemi ve vesmírné stanici. I když se pohybují stejnou rychlostí jako stanice a jsou vůči ní v klidu, museli by přece neustále pociťovat odstředivou sílu způsobenou neustálou změnou směru (pohybem po kružnici) podobě jako když zatáčíme v autě a jsme přitlačeni do strany. Vím  že tady jde o dva různé pohledy na jednu věc a Obecná teorie relativity si s klasickou fyzikou příliš nerozumí a proto se někde dočtu že tam odstředivá síla je a někde zase že není. Zajímalo by mě jak to teda ve skutečnosti je. Jsou na obíhajícím tělese tyto síly pozorovatelné nebo ne. Myslím že v dnešní době kdy nám nad hlavou obíhá spousta družic už by v tomto mohlo být jasno. Předem mockrát děkuji za odpověď. Ondřej

Ahoj Ondro,

děkujeme za otázku do naší odpovědny, budu se snažit v rámci svých znalostí vše vysvětlit, i když se nepovažuji za odborníka na OTR (obecnou teorii relativity).

Základním principem OTR je to, že působení gravitace si A. Einstein představil jako zrychlený pohyb - pokud jedeme ve zrychlujícím výtahu, také cítíme, že na nás působí větší síla (pokud jedeme vzhůru). Účinkem gravitace je tedy zrychlování těles.
Pokud bychom se na situaci podívali klasicky, je potřeba rozlišit odstředivou a dostředivou sílu - odstředivá síla působí v soustavě, která se pohybuje po kružnici (např. na kosmonauty ve vesmírné stanici). Z pohledu mimo stanici žádnou odstředivou sílu nepozorujeme. Kosmonauti jsou ve stavu beztíže proto, že gravitační síla je kompenzována stejně velkou silou odstředivou. Při pohledu zvenčí pozorujeme sílu dostředivou - sílu, která způsobuje změnu pohybu stanice. Původcem této síly je v tomto případě gravitace - ta může za to, že stanice padá na Zemi. Ale kvůli tomu, že se pohybuje nějakou rychlostí kupředu je výsledná trajektorie kružnice. Kdyby stanice stála, začala by padat na zem. Pozorovatelé ze Země i z vesmírné stanice vnímají různé síly, to je způsobeno pouze tím, že stanice se nepohybuje přímočaře.

OTR zavádí gravitaci jako deformaci prostoročasu - ten si v okolí Země můžeme představit jako jakýsi trychtýř - čím dále jsme, tím větší má poloměr. Pokud by jsme do takového trychtýře vyslali kuličku, chtěla by se pohybovat rovnoměrně přímočaře, avšak stěny jí v tomto pohybu budou zabraňovat a donutí jí pohybovat se po kružnici. Poloměr této kružnice bude záviset na rychlosti kuličky. Takto si situaci vysvětlíme my, při pozorování ze Země. V tom je změna přístupu OTR - ve vnímání působení gravitace. Kosmonaut ve stanici bude opět pociťovat, jak na něj vlivem otáčení působí odstředivá síla a ta zabraňuje jeho padání do prostředku trychtýře.

Kdybych to shrnul - fyzika funguje všude, pouze ve zrychlujících soustavách jako pozorovatelé pociťujeme tzv. setrvačnou sílu. Ta souvisí se zrychlováním soustavy. Se zavedením setrvačných sil jsou výsledky pozorování různých pozorovatelů konzistentní.

Doufám, že tato odpověď alespoň částečně vyjasnila celou situaci.

 


 

1

Autor

Jaroslav Koreš

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

21. 11. 2017

Zůstane voda perlivá, pokud ji převaříme?

Dobrý den, zůstane voda perlivá, pokud ji převaříme? Děkuji Tereza Majerová

Ahoj Terezo,

děkujeme za další otázku do naší odpovědny.

Perlivou vodu dělá perlivou obsah CO2 v ní. V principu jde o to, že mezi molekulami vody je tento plyn vpraven při „naperlení“ a vlivem vzájemných přitažlivých sil mezi molekulami tohoto plynu a molekulami vody tam zůstává. Zvyšováním teploty (nebo třeba zatřesením) zvyšujeme energii molekul a tím i rychlost jejich chaotického pohybu. Při tomto pohybu se molekuly CO2 mohou dostat mimo silové působení molekul vody a díky nižší hustotě pak vodu opustí.

Takže ano, vařením zbavíme vodu její „perlivosti“. Pokud to zopakujeme několikrát, budeme mít vodu bez molekul plynu a ztížíme tak nástup varu – to pozorujeme jako tzv. utajený var.

 

1

Autor

Jaroslav Koreš

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

20. 11. 2017

Proč inkoust gumovacích per při vystavení vysoké teplotě zmizí?

Dobrý den, zajímalo by mě, proč inkoust některých nejmenovaných gumovacích per při vystavení vysoké teplotě (fén, přímé slunce...) zmizí. Děkuji, Tereza Majerová

Ahoj Terezo,

Děkuji za další dotaz, obávám se že tentokrát spíše z chemického soudku.

Podle mého jde totiž o to, že samotný modrý pigment je směs několika různých látek, které se vlivem dodané energie mohou od sebe oddělovat, nebo se přeměnit na jinou látku. Dodáním energie,se zrychluje neuspořádaný pohyb částic a tak se mohou vazby mezi nimi rozpadat. To se děje stále, ale vyšší teplota tento proces urychlí. Možná je v tom ještě nějaká chemická vychytávka, ale to už bohužel nevím.

1

Autor

Jaroslav Koreš

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

16. 11. 2017

Proč dveře skoro nestihnou vrzat, když je otevřu trhnutím?

Dobrý den, přicházím s dalším dotazem ze života. Mám-li vrzající dveře, mohu se je pokusit otevřít pomalu a opatrně (což by mi velela logika, ale většinou to způsobí vrzání ještě horší), nebo rychle a naráz. Proč dveře skoro nestihnou vrzat, když je otevřu trhnutím? Děkuji, Tereza Majerová

Ahoj Terezo,

Děkuji za další dotaz, občas se obávám, abych byl schopen odpovědět, snad to nebude tento případ.

V principu je zvuk mechanické vlnění a jeho zdrojem je kmitání (chvění) nějakého tělesa. V tomto případě se chvějí panty a dveře působí jako rezonátor a tento zvuk ještě „zesílí“. Panty se musí pohybovat při chvění tam a zpět, s frekvencí, jakou slyšíme. Pokud otevřeme rychle, tak neumožňujeme pantům se vrátit o kousek zpět, ale stále je deformujeme jedním směrem. Proto tedy nebudou kmitat, ale jen se pohybovat ve směru otáčení. Nevznikne tedy chvění a proto nic neslyšíme. Pokud by nějaké chvění vzniklo, muselo by mít vyšší frekvenci (rychleji otáčíme) a vzniklo by tak chvění o vyšší frekvenci, které už neuslyšíme (ultrazvuk) a navíc by tato frekvence byla tak vysoká, že už těžko rozkmitá dveře a nedojde tak k zesílení případného chvění.

Ideální by bylo provést měření na dveřích a zjišťovat, jak se mění frekvence kmitů při změně rychlosti jejich otáčení.

Doufám, že jsi touto odpovědí spokojena.

 

1

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