 Ciekawostki z fizyki
CZY ISTNIEJE RUCH W TEMPERATURZE ZERA BEZWZGLĘDNEGO
Potoczne wyobrażenie, jakoby w temperaturze T = 0 zamierał wszelki ruch, jest zupełnie nieprawdziwe. Oto przykłady.
- Każdy oscylator harmoniczny (np. cząsteczka chemiczna) ma energię skwantowaną w następujący sposób: E = (n+1/2) hf , gdzie f oznacza częstotliwość drgań, h - stałą Plancka, n = 0, 1, 2,..Najniższy stan energii E0 nie jest równy zeru lecz hf/2. Nosi on nazwę drgań zerowych. Jest to wartość bardzo mała, gdyż h jest rzędu 10-34 , ale różna od zera. Drgania zerowe przypisuje się różnym układom wykonującym drgania - nawet próżni, którą niektórzy uważają jako nieograniczony rezerwuar energii.
- Każdy atom w temperaturze T = 0 K znajduje się w stanie podstawowym, a to oznacza, iż elektrony nadal krążą po orbitach, tyle, że najniższych możliwych.
- Elektrony przewodnictwa w metalu wypełniają pasmo przewodnictwa tak, że przyjmują kolejne wartości energii aż do tzw. energii Fermiego; powyżej tej energii nie ma elektronów, poniżej wszystkie stany są wypełnione maksymalnie. Ich ruch odbywa się na wszystkie strony, w polu elektrycznym częściowo się porządkuje. W temperaturach wyższych od zera następuje lekkie rozmycie obsadzeń - ale tylko w pobliżu energii Fermiego. Tak więc ruch elektronów przewodnictwa w kawałku żelaza w temperaturze pokojowej niewiele różni się od ich ruchu w temperaturze zera bezwzględnego.
CZY MOŻLIWA JEST UJEMNA TEMPERATURA BEZWZGLĘDNA?
Temperatura jest wielkością, którą wprowadza się dla określenia stanu równowagi termodynamicznej. W takich przypadkach niewątpliwie T > 0 ( w skrajnym przypadku T = 0). Niekiedy rozszerza się pojęcie temperatury na stany nierównowagowe. Klasycznym przykładem takiego stanu jest układ atomów o dwóch poziomach energii z odwróconą strukturą obsadzeń. Oznacza to, że atomów wzbudzonych jest więcej, niż atomów w stanie o niższej energii. Jest to stan niestabilny, gdyż każdy układ dąży do najniższej możliwej energii. Z taką nienaturalną inwersją obsadzeń mamy do czynienia w laserach. Niewielki impuls wystarcza, by atomy wzbudzone przeszły do stanów podstawowych emitując fotony. Można wykazać, że taki układ ma właśnie ujemną temperaturę bezwzględną.
INFRADŹWIĘKI
Dźwięki o częstotliwościach mniejszych od 20 Hz nie są słyszane przez normalne ucho ludzkie. Są jednak generowane i odbierane przez uszy (?) niektórych zwierząt, jak np. słonie, wieloryby czy szczury.
Przyjmuje się, że zakres częstotliwości fal infradźwiękowych zawiera się w przedziale od 0,01 do 20 Hz. Przy częstotliwości 0,01 Hz okres drgań wynosi 100 sekund, są to więc drgania niezwykle powolne. Mają one jednak jedną niezwykłą cechę: ich tłumienie jest bardzo słabe. Poniższa tabelka pokazuje, na jakiej odległości następuje zanik fali o 90%.
1000 Hz 7 km
1 Hz 3000 km
0,01 Hz więcej niż obwód Ziemi
Tak więc infradźwięki mogą rozchodzić się na bardzo duże odległości, dzięki czemu możliwe jest wykrycie ich źródła znajdującego się bardzo daleko. W ten sposób można wykryć zbliżające się trzęsienie ziemi, tornado, wybuch bomby atomowej, wybuch chemiczny, ruch meteorytu, wyładowania atmosferyczne itp. Infradźwięki towarzyszące wichurom są być może odbierane przez organizm ludzki; niektórzy sugerują nawet, że wzrost liczby samobójstw w okresie silnych wiatrów jest efektem działania tych fal na układ nerwowy. Nie można wykluczyć podobnego działania żył wodnych...
KONDENSACJA BOSEGO - EINSTEINA
Normalna kondensacja następuje jako efekt oddziaływań międzycząsteczkowych, których pochodzenie jest zasadniczo natury elektromagnetycznej. Współczesna teoria przewiduje jeszcze inny rodzaj kondensacji, której mechanizm jest ściśle kwantowy. Otóż w bardzo niskich temperaturach może pojawić się "kondensat", którego atomy zachowują się tak, jakby stanowiły jedną całość. Ich funkcje falowe rozmywają się tak, że obejmują cały układ; wszystkie atomy są całkowicie skorelowane tworząc zgrany kolektyw. Wyrazem tego jest np. zjawisko nadciekłości pojawiające się w ciekłym helu poniżej temperatury 2,2 K
Ostatnio okazało się możliwe otrzymanie takiego kondensatu w fazie gazowej. Najodpowiedniejszymi do tego celu okazały się pary metali alkalicznych (sodu, cezu itp.). W eksperymencie wyodrębniono układ 2000 atomów, które schłodzono do temperatury niższej niż 10 - 11 K (!). Chłodzenie takie wykonuje się przy pomocy lasera. Atomy biegnące naprzeciw wiązki laserowej zderzają się z fotonami i wytracają swą energię kinetyczną. W wyniku tego wypełniły one pewną niewielką przestrzeń i część z nich utworzyła kondensat - rozmytą plamę, w której nie udało się wyodrębnić żadnej struktury ziarniste. Był to właśnie kondensat Bose'go - Einsteina.
LEWITACJA W POLU MAGNETYCZNYM
Lewitację można wywołać działaniem pola magnetycznego. O ile jednak łatwo zrozumieć działanie takiego pola na przedmioty stalowe, wykazujące silne własności magnetyczne (o podatności rzędu 100 i więcej), to w przypadku ciał niemagnetycznych lewitacja wydaje się mało prawdopodobna (ich podatność jest bliska zeru). Dzięki istnieniu magnesów nadprzewodzących udało się jednak doprowadzić do uniesienia ciał takich jak orzechy, krople wody, czy całe organizmy (np. żaby).
Próbka diamagnetyczna umieszczona w jednorodnym polu magnetycznym lekko się magnesuje, tworząc dipol magnetyczny o pewnym momencie M. Wypadkowa siła działająca na próbkę jest równa zeru, gdyż działa na nią para sił przeciwnie skierowanych, które się znoszą. Różny od zera jest tylko moment tej pary sił. Zmierza on do obrócenia próbki do stanu, gdy jej magnetyzacja będzie równoległa do pola zewnętrznego. Środek masy próbki pozostaje przy tym nieruchomy.
Inaczej dzieje się w przypadku pola niejednorodnego. Oprócz sił skręcających pojawia się różna od zera siła wypadkowa, powodująca ruch środka masy. Jest ona tym większa, im szybsze są zmiany pola B ze zmianą położenia. Siła ta wyraża się wzorem:
gdzie x jest kierunkiem, w którym zmienia się zewnętrzne pole magnetyczne B. Z kolei M jest proporcjonalne do B (M~cB, c - podatność magnetyczna będąca rzędu 10 - 5 ), zatem siła F jest z grubsza proporcjonalna do kwadratu pola zewnętrznego. Stosując zatem silne pole możemy istotnie zwiększyć wartość siły.
W opublikowanych eksperymentach stosowano pola o indukcji B rzędu 20 T. Jest to zaledwie 10 - 20 razy więcej od pola wytwarzanego przez magnesy trwałe. Aby otrzymać takie pola użyto elektromagnesów nadprzewodzących, w których wywoływano prąd o natężeniu ok. 20 000 A. Gdy na końcu kanału biegnącego wzdłuż osi elektromagnesu umieszczono kawałek materiału niemagnetycznego - unosił się on bez trudu w powietrzu.
Organizmy żywe są szczególnie interesującym obiektem badań. Ta sztuczna antygrawitacja działa na każdą cząstkę organizmu, na każdy jego atom. Stwarza to warunki do badania wzrostu tych organizmów w warunkach nieważkości, bez konieczności wysyłania ich w kosmos. Obiecujące są zastosowania tego zjawiska także w technice.
PLOTKI i ANEGDOTY
Albert Einstein (1879-1955) - nie strzygł się, nie nosił skarpetek, szelek, paska....aby uwolnić się od codziennych trosk. Chodził w znoszonym garniturze, w przykrótkich spodniach z żelaznym łańcuszkiem u zegarka...
Isaac Newton (1643-1727) - był członkiem Brytyjskiej Izby Lordów, ale tylko raz zabrał głos na posiedzeniu tego gremium - poprosił o otwarcie okna
Podczas egzaminu Newton zadał pewnemu studentowi pytanie:
- Proszę mi powiedzieć, dlaczego Ziemia się obraca?
Stremowany młodzieniec po długim namyśle wyjąkał:
- Ja... ja wiedziałem, panie profesorze, ale zapomniałem i nie mogę sobie wcale przypomnieć...
- Nieszczęsny człowieku! - zawołał wielki uczony. - Na całym świecie pan jeden wiedział dlaczego Ziemia się obraca i właśnie pan musiał zapomnieć.
Maria Skłodowska - Curie (1967-1934) - bardzo skromna, pracowała do drugiej, trzeciej w nocy siedząc na podłodze otoczona papierami. Podczas spotkania z prezydentem Polski, Stanisławem Wojciechowskim, Prezydent spytał: "Czy pamięta Pani jasiek, który mi pożyczyła na drogę, gdy jechałem z Paryża do Warszawy?" - odpowiedziała - "Pamiętam nawet, że pan mi go zapomniał zwrócić".
POWIEDZENIA SŁYNNYCH FIZYKÓW
1. "Panta rei" - wszystko płynie - Heraklit z Efezu
2. "Dajcie mi punkt podparcia a dźwignę świat" i "Eureka" - Archimedes (ok.287-212 pne)
3. "A jednak się kręci" - Galileo Galilei (1564-1642)
PRZYKŁADY PRZYSŁÓW, KTÓRE MOŻNA WYTŁUMACZYĆ PRAWAMI I ZJAWISKAMI FIZYKI
1. Baba z wozu koniom lżej - II zasada dynamiki
2. Jak Kuba Bogu tak Bóg Kubie - III zasada dynamiki
3. Oliwa sprawiedliwa, zawsze na wierzch wypływa - bo ma mniejszą gęstość od wody
4. Jak nie posmarujesz to nie pojedziesz - zależność tarcia od gładkości powierzchni
SKAŻENIE RADIOAKTYWNE
W otaczającym nas środowisku znajduje się spora ilość substancji promieniotwórczych. Można je wykryć w każdym materiale, z jakim mamy na co dzień do czynienia. Ponadto dociera do nas wiele takich substancji z kosmosu. Średnio każdego dnia dostaje się do każdego organizmu blisko miliard cząstek promieniotwórczych.
Naturalne promieniowanie powoduje, że każdy z nas otrzymuje rocznie pewną dawkę promieniowania. Mierzy się ją w jednostkach zwanych grejami (Gy). Jeden grej odpowiada dawce o energii 1 dżula na 1 kilogram masy ciała. Jednostka sto razy mniejsza nazywa się radem: 1 rad = 0,01 Gy = 0,01 J/kg. Jest to obiektywna miara dawki, jednak skutki biologiczne zależą także od kilku innych czynników, dlatego wprowadzono jednostkę siwert (Sv), będącą równoważnikiem dawki pochłoniętej. Dawkę równoważną otrzymuje się przez pomnożenie dawki rzeczywistej przez pewien czynnik Q, zależny od rodzaju promieniowania. Orientacyjne wartości tego czynnika wynoszą:
1 dla promieni Röntgena (X), gamma, beta
10 dla neutronów, protonów, cząstek alfa
20 dla ciężkich jonów
Czynnik ten uwzględnia fakt, że cząstki o tej samej energii mogą powodować bardzo różne skutki. Jak widać z tabelki, cząstki ciężkie powodują znacznie większe szkody, niż fotony X lub gamma.
Średnia dawka roczna promieniowania naturalnego na Ziemi wynosi ok. 2,2 mSv ť 0,002 Sv. W różnych rejonach może się ona bardzo różnić. I tak, w Brazylii, Indiach czy Iranie jest ona blisko 100 razy większa niż w Europie. Za dawkę śmiertelną uważa się dawkę 10 Sv na osobę na dzień. Dawka 10 siwertów na rok może przyczynić się do powstania choroby (najczęściej raka). Dawka bezpieczna to 2,2 milisiverta na rok. Przy takiej dawce powstaje średnio 5 uszkodzeń DNA w każdej komórce w ciągu roku. Uszkodzenia radiacyjne są jednak szybko naprawiane przez organizm - pod tym względem jesteśmy wyjątkowo dobrze wyposażeni przez naturę w środki regenerujące. Dzięki temu zachorowalność na raka w Indiach, czy Brazylii nie jest większa niż w Europie.
Działalność człowieka spowodowała wzrost promieniowania o ok. 20%. Największy udział ma w tym medycyna, a konkretnie - prześwietlenia rentgenowskie. Elektrownie jądrowe i wybuchy bomb atomowych przyczyniły się do wzrostu promieniowania o ok. 0,1 % w stosunku do promieniowania naturalnego. W pewnych okolicach (np. Ukraina) liczby te są oczywiście większe, w innych - mniejsze.
UDZIAŁ KOBIET NA EUROPEJSKICH WYDZIAŁACH FIZYKI
Przeprowadzone w ostatnich latach ankiety na ok. stu uniwersytetach europejskich pokazały interesujący udział kobiet na wydziałach fizyki. Poniższa tabelka pokazuje procentowy udział studentek fizyki w różnych krajach.
 |
| Rumunia |
54 % |
| Chorwacja |
40 % |
| Hiszpania |
40 % |
| Polska |
39% |
| Włochy |
32 % |
| Węgry |
29 % |
| Portugalia |
28 % |
| Francja |
27 % |
| Dania |
25 % |
| Belgia |
24 % |
| Norwegia |
23 % |
| Czechy |
20 % |
| Słowacja |
20 % |
| Anglia |
18 % |
| Finlandia |
18 % |
| Szwecja |
18 % |
| Holandia |
11 % |
| Niemcy |
11 % |
| Łotwa |
8 % |
| Szwajcaria |
5 % |
 |
WIZERUNKI FIZYKÓW NA BANKNOTACH
Do tej pory uhonorowano 21 fizyków przez umieszczenie ich wizerunków na banknotach. Są to (w kolejności alfabetycznej):
|
| Nazwisko |
Kraj |
Rok emisji |
Rodzaj banknotu |
| Bohr |
Dania |
1997 |
100 koron |
| Boskoviè |
Chorwacja |
1993 |
1 - 100 000 dinarów |
| Curie Maria i Pierre |
Francja |
1994 |
500 franków |
| Demokryt |
Grecja |
1955, 1967 |
10 i 100 drachm |
| Einstein |
Izrael |
1968 |
5 szekli |
| Euler |
Szwajcaria |
1979 |
10 franków |
| Faraday |
Anglia |
1991, 1993 |
20 funtów |
| Franklin |
USA |
1874 |
50 dolarów |
| 1879 |
10 dolarów |
| 1929, 1996 |
100 dolarów |
| Galileusz |
Włochy |
1973, 1976, 1983 |
2000 lirów |
| Gauss |
Niemcy |
1989, 1991 |
10 marek |
| Huygens |
Holandia |
1955 |
25 guldenów |
| Kartezjusz |
Francja |
1942 - 44 |
100 franków |
| Kelvin |
Anglia |
1978 -82 |
1 funt |
| Kopernik |
Polska |
1965, 1982 |
1000 złotych |
| Örsted |
Dania |
1961 - 70 |
100 koron |
| Pascal |
Francja |
1968 - 92 |
500 franków |
| Rřmer |
Dania |
1950 - 70 |
50 koron |
| Rutherfor |
Nowa Zelandia |
1993 |
100 dolarów |
| Schrödinger |
Austria |
1983 - 97 |
1000 szylingów |
| Skłodowska-Curie |
Polska |
1989 |
20 000 złotych |
| Volta |
Włochy |
1984 |
10 000 lirów |
|
Zupełnie nieznane jest nazwisko Boskovièa (Chorwacja). Z kolei Einstein jako jedyny został uhonorowany przez kraj, którego nie był obywatelem.
WYŁADOWANIE ATMOSFERYCZNE
Przy powierzchni Ziemi istnieje dość silne pole elektryczne. Jego natężenie E zawiera się w granicach 100 - 300 V/m, tzn. na odległości 1 m napięcie wynosi 100 - 300 V. Tak silne pole jest jednak przez nas niezauważalne. Organizmy żywe są bowiem dobrymi przewodnikami elektryczności. Są to przewodniki jonowe, a nie elektronowe - w wodzie stanowiącej przeważającą część organizmu rozpuszczone są różne sole, które uległy dysocjacji na jony. Jak wiadomo, pole elektryczne nie wnika do wnętrza przewodnika i tak też dzieje się z organizmami żywymi.
Na wysokości 5 - 7 km znajduje się jonosfera, która razem z powierzchnią Ziemi stanowi rodzaj kondensatora kulistego. Powierzchnia Ziemi posiada ładunek ujemny, jonosfera jest naładowana dodatnio. Pojemność takiego kondensatora jest bliska wartości 1 F. Napięcie między tymi "okładkami" wynosi ok. 260 000 V.
Ponieważ powietrze atmosferyczne może - w małym stopniu - przewodzić prąd elektryczny, toteż nawet w czasie ładnej pogody płynie stały prąd w kierunku ziemi. W skali całej Ziemi jego wartość jest rzędu 1000 A. W czasie burz z wyładowaniami zachodzi proces odwrotny: pioruny powodują rozładowywanie się tego gigantycznego kondensatora. Tak więc mamy do czynienia z powtarzającymi się procesami: rozładowanie podczas burzy i doładowywanie - podczas ładnej pogody. Okres tych drgań można obliczyć rozpatrując obwód RC. Wynosi on T = 2pRC, gdzie R jest całkowitym oporem atmosfery ziemskiej poniżej jonosfery; jest on rzędu 200 W. Wobec tego na okres dostajemy wartość ok. 1200 s. Orientacyjna częstotliwość wyładowań atmosferycznych w skali całej atmosfery jest więc równa 3 na godzinę.
Dlaczego nie słyszymy ciągłych, głośnych wybuchów na Słońcu?
Ponieważ dźwięk nie rozchodzi się w próżni, gdy ze szklanego naczynia wypompujemy powietrze to też nie usłyszymy dźwięku dzwonka umieszczonego w środku.
Jak szybko się poruszasz siedząc nieruchomo?
Na równiku podróżujesz z prędkością około 1600km/h z powodu obrotu Ziemi (w innych częściach świata nieco wolniej)
Czy twoje oczy mogą widzieć przeszłość?
Tak, ponieważ odległości w kosmosie są tak duże, że nawet światło poruszające się z prędkością 300 000km/s, potrzebuję długiego czasu, żeby dotrzeć do Ziemi. Dziś widzimy gwiazdy takie jak były wieki temu. Niektóre gwiazdy na które patrzymy dziś rzeczywiście mogą nie istnieć !
Co się dzieje, gdy wypompujemy powietrze z naczynia?
Otaczające ciśnienie ściska pojemnik z przeraźliwą siłą. W przypadku kuli o średnicy 30cm wynosi ona około trzech ton.
Dlaczego ołówek włożony do wody wygląda jak złamany?
Dzieję się tak za sprawą złudzenia optycznego, które sprawia że ołówek włożony do wody wygląda na złamany. Woda zmniejsza prędkość światła o 25%, załamując jego promienie.
GOLF na Ziemi i na Księżycu
GOLF na Ziemi GOLF na Księżycu
Masa gracza: 80kg Masa gracza: 80kg
Przyspieszenie grawitacyjne wynosi 9,8m/s2 Przyspieszenie grawitacyjne wynosi 1,6m/s2
Ciężar gracza: m*g = 784N Ciężar gracza: m*g = 128N
Masa piłki golfowej: 0,045kg Masa piłki golfowej: 0,045kg
Ciężar piłki golfowej: 0,44N Ciężar piłki golfowej: 0,072N
Gdy gracz uderzy piłkę leci ona na odległość około 100m. Grawitacja przyciąga ją ku ziemi, a opór powietrza dodatkowo spowalnia jej ruch. Na Księżycu to samo uderzenie kijem odrzuci piłkę na odległość ok. 600m, gdyż przyciąganie grawitacyjne jest tam sześć razy mniejsze niż na Ziemi. Nie ma też oporu powietrza, który spowolniłby ruch tej piłki.
Prawo Baera, stwierdzające, że rzeki płynące w kierunku południkowym na półkuli północnej podmywają swoje prawe brzegi, a na półkuli południowej lewe. Istnienie zjawiska opisywanego przez prawo Baera związane jest z ruchem obrotowym Ziemi, a w szczególności jest wynikiem działania siły Coriolisa na poruszającą się wodę.
Paramagnetyzm tlenu
Wiemy, że tlen w normalnych warunkach, tzn w stanie gazowym nie wykazuje się przyciąganiem magnetycznym. A tlen w stanie ciekłym zachowuje się jak opiłki żelaza, znajdując się blisko magnesu. Co więcej tych przejawów nie odnajdziemy w ozonie O3. Paramagnetykami są też inne substancje.
Destrukcja magnesów
Magnes można łatwo zniszczyć (tzn. pozbawić go własności magnetycznych) poprzez uderzenie go młotkiem lub ogrzanie.
Spadanie
Co spadnie szybciej, 50kg kula armatnia, czy 10gram-owy pocisk?
-I kula i pocisk spadną dokładnie w takim samym czasie.
Galileusz udowodnił to w XVI w. zrzucając różne obiekty z krzywej wierzy w Pizie. Uczni oskarżyli go jednak o konszachty z diabłem.
Galileusz odkrył również, że prędkość spadających przedmiotów stale rośnie o ok. 9,8m/s w ciągu każdej sekundy. Z tego powodu upadek z krzesła jest błachostką w porównaniu z upadkiem z wieżowca.
Pociski
Jeżeli równocześnie jeden pocisk upuścimy z ręki, a drugi wystrzelimy z pistoletu, to która kula spadnie pierwsza?
- Obie spadną jednocześnie, gdyż na każdą działa taka sama siła grawitacji. Obie będą spadały z przyspieszeniem 9,81m/s2.
Klakson
Dlaczego klakson nadjeżdżającego samochodu słyszymy jako dźwięk wyższy, niż dźwięk klaksonu samochodu, który się oddala?
- Z powodu efektu Dopplera wytłumaczonego po raz pierwszy w 1842r. przez Christiana Dopplera, fizyka z Pragi.
Krótsze fale tworzą wyższy dźwięk, fale dłuższe zaś - niższy.
Niebo
W nocy niebo jest zupełnie czarne, dlaczego w dzień jest niebieskie?
Angielski fizyk John Strutt baron Rayleigh (1842-1919r.) odkrył, że gdy światło słoneczne zderza się z cząsteczkami w atmosferze, to niebieska jego część (która składa się z fal o dużych częstotliwościach) jest odbijana w kierunku Ziemi. (z tego samego powodu zachody Słońca są czerwone. Gdy Słońce leży nisko nad horyzontem, jego promienie pokonują dosyć długą drogę w atmosferze i tracą część światła niebieskiego, toteż dociera do nas więcej światła o niskich częstościach, tj. światła w kolorze czerwonym).
Burza
Gdy widzisz błyskawicę i słyszysz grzmot - w jaki sposób możesz ocenić, jak daleko od Ciebie uderzył piorun?
Licząc sekundy między grzmotem, a błyskiem. Dźwięk porusza się z prędkością 340 metrów na sekundę, więc trzy sekundy odpowiadają odległości około jednego kilometra.
Czy wiesz, że jadąc rowerem cofasz się w czasie?
Już dawno odkryto, że miony - bardzo lekkie cząstki elementarne, rozpędzane do dużych prędkości trwają dłużej niż te pozostawione "w bezruchu". Potwierdzono to także zegarami atomowymi umieszczanymi w ponaddźwiękowych samolotach. Czas w samolocie po powrocie był krótszy niż ten co upłyną na Ziemi.
Jadąc na rowerze cofasz się w czasie o: 0,00000000000000000000000000000000001s. Tak więc będziesz młodszy od kolegów, jeżdżąc na rowerze. Czyli gdyby np. bliźniacy, jednego zostawić na Ziemi a drugiego wysłać w kosmos i poruszałby się z prędkością bliską prędkości światła(300 000km/s), to po 25 latach po powrocie na Ziemi ten pierwszy byłby stary a temu w kosmosie upłynęło zaledwie parę minut.
Co to jest parsek?
Parsek jest miarą odległości astronomicznych: równa się 30,8 × 1012km(30 bilionów 842 miliardy 208 milionów km). Światło przebiega tę odległość w ciągu 3,26 lat.
Co to jest liczba doskonała?
Liczbą doskonałą nazywa się liczbę naturalną, która jest równa sumie wszystkich swoich podzielników mniejszych od niej samej. W Starożytności znane byłe cztery takie liczby 6,28,496,8128. Kolejną piątą liczbę doskonałą 33550336 znalazł niemiecki matematyk Regiomontanus. Inny niemiecki matematyk znalazł szóstą i siódmą liczbę doskonałą. Euler znalazł ósmą liczbę doskonałą: jest ona dziewięciocyfrowa. Dzięki maszyną matematycznym wykryto kolejne liczby doskonałe. Dotychczas wykryto 39 liczb doskonałych.
Jak policzyć sumę liczb całkowitych od 1-40?
Skoro suma pierwszej i ostatniej liczby zbioru da 41, to druga z przedostatnią liczbą również da 41. W zbiorze od 1-40 takich sum jest 20 i każda po 41. Tak więc wystarczy pomnożyć: 20 × 41 = 820. Ogólny wzór: (n*(n+1))/2.
Myślenia różnych osób
Dano kawałek siatki inżynierowi, fizykowi i matematykowi, i poproszono, żeby za pomocą tej siatki ogrodzili jak największy kawałek terenu. Inżynier wytyczył schludny kwadrat, fizyk - idealne koło, a matematyk byle jak tę siatkę porozstawiał, wszedł do środka i zadeklarował, że jest na zewnątrz...
Jak obliczyć wiek Ziemi?
Jak głosił arcybiskup James Ussher, stworzenie świata nastąpiło 22 października 4004r.p.n.e.,o godzinie 8 wieczorem. Ten irlandzki duchowny przeprowadził swe obliczenia w połowie XVII stulecia, biorąc pod uwagę wiek patriarchów ze Starego Testamentu oraz inne szczegóły biblijne. Teorię Usshera podważył w 1785 r. szkocki przyrodnik James Hutton, który twierdził, że formowanie się pasm górskich i erozja dolin rzecznych musiała trwać miliony a nie tysiące lat. Dopiero odkrycie zjawiska radioaktywności, dokonane w 1896 r. przez francuskiego fizyka Antoine'a Hanriego Becquerela, pozwoliło uczonym na dokładne ustalenie wieku Ziemi. Obecnie uczeni są zgodni, że skorupa ziemska powstała około 4,7 mld lat temu. Obliczenie było możliwe dzięki zbadaniu stopnia rozpadu różnych radioaktywnych minerałów. Gdy lawa wulkaniczna stygnie i twardnieje, powstają nowe skały, we wnętrzu których zostają ukryte pierwiastki radioaktywne. Pierwiastki te ulegają rozpadowi w ściśle określonym czasie, zwanym "okresem połowicznego rozpadu". Jest to czas w którym pierwiastek traci połowę swej radioaktywności. Mierząc zawartość dowolnego pierwiastka radioaktywnego w próbce skalnej, można posłużyć się jego rozpadem jak zegarkiem, który zaczął chodzić w chwili powstania skały. Ważny jest stosunek między ilością pierwiastka a ilością substancji, w którą ten pierwiastek się zamienia. Im starsza skała, tym mniej minerałów radioaktywnych zawiera. W badaniach próbek można korzystać z kilku systemów ich datowania. Popularne jest mierzenie stopnia rozkładu radioaktywnego potasu-40,którego okres połowicznego rozkładu wynosi 11,9 mld lat. Często też jako wskaźnika używa się uranu, który zmienia się w ołów po połowicznym czasie 4,5 mld lat. Tak więc wiek Ziemi jest w przybliżeniu równy okresowi połowicznego rozkładu uranu.
Wsteczny ruch planet?
Spośród wszystkich planet Układu Słonecznego tylko Uran oraz Wenus posiada wsteczny ruch tzn. odwrotny ruch dookoła własnej osi niż pozostałe planety. Do dzisiaj jest to największą zagadką kosmosu.
Co to jest Czarna Dziura?
Jest to niezmierzalnie gęste, zapadające się gwiazdy, których przyciąganie grawitacyjne jest tak silne, że nic, nawet światło, nie może się z niej wydostać. Wielkość czarnej dziury zależy od masy zapadającej się gwiazdy. Czarna dziura jest niewidoczna, żadnej nie wykryto więc bezpośrednio. Jej istnienie można wywnioskować z wpływu, jaki wywiera na inne obiekty. Szacuje się, że 1cm3 czarnej dziury (objętość kostki cukru) waży ok. 100 ton.
Ile kilometrów wynosi jeden rok świetlny?
Rok świetlny to odległość, jaką w ciągu roku pokonuje światło - pędzące z prędkością ok.300 000km/s. Rok świetlny to w przybliżeniu 9460 mld km.
Największy meteoryt?
Największy meteoryt znaleziony na Ziemi ważył 60 ton.
Jak to możliwe?
Doskonale wiemy, że jeżeli jadąc samochodem kierowca nagle zahamuje to wszystkie rzeczy znajdujące się w samochodzie automatycznie siłą bezwładności lecą do przodu. Załóżmy, że w samochodzie znajduje się balonik napompowany helem, co się z nim stanie jeżeli kierowca nagle zahamuje? Napewno większość osób uważa, że balonik z helem zgodnie z siłą bezwładności poleci ku przodowi samochodu. Otóż jest zupełnie na odwrót. Balonik z helem, mało tego że nie poleci do przodu, to jeszcze lekko "poleci" do tyłu samochodu. Otóż hel jest lżejszy od powietrza, więc działa na niego siła wyporu. W hamującym samochodzie masa powietrza przesuwa się do przodu, a na balonik z helem działa siła wyporu, większa od siły bezwładności.
Dlaczego na zdjęciach z Księżyca nie widać gwiazd?
Gwiazdy są zbyt słabe, żeby było je widać na zdjęciach - zwłaszcza w porównaniu z obiektami pierwszego planu, zwykle oświetlonymi jak w słoneczny dzień na Ziemi. Podobnie zwykle nie widać gwiazd na zdjęciach robionych z lampą błyskową nocą na Ziemi. Dokładniejsza analiza zdjęć księżycowych pozwala dostrzec w tle bardzo słaby obraz najjaśniejszych gwiazd.
Czy człowiek eksploduje będąc bez skafandra w kosmosie?
Na podstawie teoretycznych symulacji i doświadczeń na zwierzętach wiadomo, że organizm będący wystawiony na działanie odkrytego kosmosu nie dozna natychmiastowych obrażeń i nie eksploduje, a krew nie będzie wrzeć i natychmiast nie straci się przytomności. Mogą zaistnieć zjawiska o drugorzędnym znaczeniu, jak oparzenie słoneczne, opuchlizna skóry, nabrzmienie tkanek, które pojawią się po około 10 sekundach lub później. Mniej więcej w tym samym czasie (10 s) człowiek zaczyna powoli tracić przytomność z powodu braku tlenu i różne obrażenia wewnętrzne poczynają się kumulować. Śmierć następuje dopiero po około minucie lub dwóch. Eksplozja ciała nie następuje i takoż samo krew nie zaczyna od razu wrzeć, gdyż ciało ludzkie ma dość dużą pojemność cieplną, a dyfuzja ciepła do próżni jest niewielka (tylko na zasadzie promieniowania). Utrata przytomności następuje dopiero po wyczerpaniu zapasu tlenu z płuc i z krwi. W Centrum Załogowych Lotów Kosmicznych NASA (Johnson Space Center) jest urządzenie pozwalające symulować warunki prawie bliskie próżni. Testuje się tam np. takie przypadki, jak przedziurawienie skafandra kosmicznego astronauty. Na podstawie doświadczeń stwierdzono, że do 15 sekund po dehermetyzacji utrata przytomności jeszcze nie następuje, ale oczywiście dehermetyzacja to nie nagły skok w przestrzeń kosmiczną i utrata tlenu jest wolniejsza. W historii lotów kosmicznych nastąpiła już śmierć załogi z powodu dehermetyzacji kabiny, a działo się to podczas powrotu Sojuza-11 z orbity. Cała trzyosobowa załoga poniosła śmierć w wyniku uduszenia, ale oznak wrzenia krwi, czy eksplodującego ciała, nie stwierdzono.
Ilu Polaków dotychczas poleciało w kosmos?
Oczywiście tylko jeden, Mirosław Hermaszewski.
Wystartował on 1978-06-27 w statku Sojuz-30 wraz z dowódcą Piotrem I. Klimukiem, przebywał tydzień w stacji orbitalnej Salut-6 i wylądował 1978-07-05.
Jednak istnieje grupa astronautów i kosmonautów, którzy mieli przodków urodzonych w Polsce (Karol Bobko, John Fabian, Scott Parazynski, James Pawelczyk, Aleksandr Sieriebrow, Frederick Sturckow i Franz Viehböck), ale żaden z nich nie posiadał nigdy obywatelstwa polskiego.
Dlaczego gwiazdy mrugają?
Gwiazdy są dla obserwatora na Ziemi punktowymi źródłami światła. Światło z takiego punktowego źródła łatwo jest "zachwiać". Atmosfera ziemska w różnych miejscach ma różną gęstość, temperaturę - a co za tym idzie - inaczej załamuje światło, poza tym "faluje". Dzięki temu niektóre gwiazdy "mrugają", wydaje się, że zmieniają barwę. Takie migoczące gwiazdy można zauważyć zwłaszcza dość nisko nad horyzontem. Zjawisko to nosi nazwę 'scyntylacja'.
W odróżnieniu od gwiazd, planety czy satelity mają już jakiś (niewielki, ale zawsze) rozmiar kątowy. Jeśli spojrzy się na planetę przez teleskop albo dobrą lornetkę, to można zobaczyć nie punkt, ale małą tarczkę, która ma swoją powierzchnię. Na takiej powierzchni ewentualne drgania nie będą widoczne. Można powiedzieć, że planety mają dużą "bezwładność" i nie da się tak łatwo wprowadzić ich światła w migotanie.
Tak więc planety ani satelity nie "mrugają"; jeśli na niebie widać coś, co mruga, to na pewno jest to gwiazda (ewentualnie samolot).
Czym różni się meteor od meteorytu?
Meteor jest to ślad, jaki zostawia w atmosferze drobina pyłu (którą np. "zostawiła za sobą" przelatująca kiedyś kometa). Taki okruch materii, mający przeważnie rozmiary ziarenka piasku, porusza się względem Ziemi z prędkością kilku a nawet kilkudziesięciu km/s. Wpadając w atmosferę rozgrzewa się i całkowicie spala od wysokiego tarcia, jonizując dodatkowo gaz. Rezultatem jest efektowna świetlista smuga, którą można obserwować na nocnym niebie. Meteory nazywane są potocznie "spadającymi gwiazdami", choć naprawdę nic ich z prawdziwymi gwiazdami nie łączy.
Jeśli jednak taki kawałek materii nie spali się całkowicie w czasie podróży przez atmosferę, dociera do powierzchni Ziemi i wtedy staje się meteorytem. Przelot przez atmosferę mogą przeżyć jedynie ciała o większych rozmiarach.
Z pojęciem meteoru i meteorytu wiążą się jeszcze dwa terminy: meteoroid i bolid.
Meteoroid - ogólnie niewielkie ciało poruszające się w przestrzeni kosmicznej, "potencjalny meteor".
Bolid - wyjątkowo silny meteor o jasności -4 mag lub jaśniejszy. W wypadku zauważenia takiego bolidu można wypełnić formularz zgłoszenia, przyczyniając się w ten sposób do badania tych zjawisk przy pomocy czeskiej sieci kamer bolidowych.
Ile kosztuje start wahadłowca?
NASA nie podaje dokładnie tego, ale można to wyliczyć, dzieląc ogólną roczną kwotę z budżetu NASA przeznaczoną na misje wahadłowców przez liczbę startów rocznie. Tak uzyskana kwota zawiera się w przedziale 400..500 mln. USD. Jest to kwota brutto, zawierająca wszystkie koszty, włącznie rachunkami od dostawców pizzy na przylądek Canaveral, a poważniej, to zawiera ona w sobie wszystkie czynności związane z obsługa wahadłowców na ziemi i w kosmosie, włącznie z treningiem astronautów.
Co ma wspólnego ruch Merkurego z relatywistyką?
Po uznaniu poprawności praw Keplera i doświadczalnym ich zweryfikowaniu, wyznaczanie efemeryd dla Merkurego nadal powodowało rozbieżności z obserwacjami. Dopiero na gruncie OTW (Ogólnej Teorii Względności) dało się je wytłumaczyć. Merkury krąży najbliżej Słońca spośród wszystkich planet US i najbardziej odczuwalny jest dla niego fakt, że czasoprzestrzeń wokół tak masywnego obiektu, jakim jest nasza gwiazda centralna, nie jest płaska. Powoduje to, że prawa fizyki (przyciąganie grawitacyjne, przyśpieszenie) wyprowadzane na gruncie teorii Newtona, nie przystają to danych empirycznych bez poprawek relatywistycznych, co powoduje rozbieżności w szacowaniu peryhelium takiego ciała niebieskiego jak Merkury.
Na czym polega paradoks bliźniąt?
Problem polega na tym, że według Teorii Względności Einsteina wszystkie układy odniesienia są równoprawne, więc jeśli jeden z bliźniaków wyruszy w relatywistyczną podróż kosmiczną, a drugi zostanie na Ziemi, to względem jednego Ziemia będzie się poruszać, a względem drugiego lecący brat-bliźniak. Rachunki jednak mówią, że będą starzeć się nierównomiernie. Który postarzeje się szybciej ?
Oczywiście, postarzeje się brat nieruchomy. Dlaczego? Ano dlatego, że zachodzą tutaj zmiany układu inercjalnego, używanego przez poruszającego się brata. Przyspiesza on i zwalnia, doznaje działania bezwładności, itp. Brat stojący znajduje się natomiast stale w jednym układzie inercjalnym. Widać więc, że sytuacja nie jest symetryczna.
Właśnie ta raptowna zmiana układu inercjalnego jest sednem określenia, który brat będzie starszy.
Można też i dowodzić inaczej, że nie można synchronizować zegarów w układach nieinercjalnych posługując się transformacja Lorentza, co w omawianym przypadku zachodzi, a rozwiązania liczone zgodnie z OTW daja właśnie takie rezultaty.
Szczegółowa dyskusja paradoksu bliźniąt, ze ścisłym wprowadzeniem w geometryczną postać STW (co jest podstawą intuicyjnego wnioskowania na tematy relatywistyczne) można znaleźć u Schutza we "Wstępie do ogólnej teorii względności". Niekoniecznie polecamy książki popularnonaukowe, mające naszym zdaniem czasem zbyt wielkie tendencje do upraszczania, co prowadzi do wypaczenia rozumienia problemu.
Dlaczego Słońce świeci?
Słońce świeci dlatego, że pod wpływem grawitacji jego cząsteczki (wodoru) zostały ściśnięte tak mocno, iż rozpoczęły się w nim reakcje termojądrowej syntezy wodoru w hel. Reakcji tej towarzyszy naturalnie emisja energii, powodująca między innymi to, że Słońce świeci. (Ale przede wszystkim powodująca to, że Słońce się nie zapada dalej - jego drgające cząstki zderzając się ze sobą przeciwdziałają sile grawitacji).
Gdzie urzędowo zaczyna się kosmos?
Najprawdopodobniej dotąd jeszcze nie ma wyraźnego zapisu w prawie międzynarodowym, które definiowałoby pułap graniczny od którego zaczyna się przestrzeń kosmiczna. Od lat jednak funkcjonują stare definicje:
-według USAF jest to granica 50 mil
-według FAI jest to granica 100 km
GRUPA MEDIA INFORMACYJNE & ADAM NAWARA |
