Založ si blog

Sily

Do tejto predvolebnej doby by som chcel napísať článok s fyziky na odľahčenie. Samozrejme nie sú moje blogy tak zaujímavé pretože tí čo čítajú moje blogy tak musia ovládať aj matematiku.
Newton začal robiť prvé merania a výpočty pre gravitačné sily. Všimol si jednu zaujímavú vec ktorá síce bola známa už predtým ale bližšie sa tým nikto nezaoberal. Sú to tie známe jablká čo pozoroval v svojej záhrade. Padli naraz rovnakou rýchlosťou ale urobili v zemi nie rovnaké jamky, nemali rovnakú váhu. Čo mohlo byť príčinou. Počas letu musela pôsobiť na ne sila opačným smerom. Ale impulz ktorý dostala hmotnosť tak závisela na určitej zotrvačnej hmotnosti. Znamená to že na teleso ktoré stoji tak na neho nepôsobí sila. Platí to ale aj opačne. Aby sme teleso brzdili potrebujeme na to silu ktorá bude pôsobiť opačne. Aby sme spomalili teleso tak môžeme zväčšiť jeho hmotnosť. Rozdiel bude určitá zotrvačná hmotnosť.
Tieto deje čo si Newton všimol boli určité prechodové javy. Nestali sa naraz ale za zlomok času prešli do ustálených stavov.
Ako môžeme matematicky uvažovať o prechodových javoch. Najľahšie je to na rýchlosti. Priemerná rýchlosť je prejdená dráha za určitý čas. Ale ako by sme určili rýchlosť na určitej časti dráhy keď vieme že nebude rovnomerná, bude zrýchľovať. Odčítame si najmenšiu možnú časť dráhy a za čas ktorý prejde túto dráhu je okamžitá rýchlosť. Problém je v tom že meranie by bolo nemožné ale výpočet by bol možný podľa merania na rôznych miestach dráhy by sme vedeli určiť priemerné rýchlosti a z toho zostaviť určitý graf ktorý by sme vedeli matematicky opísať. Volá sa to matematická funkcia daného fyzikálneho javu. Ak by sme išli ďalej a podľa času zostavíme určité namerané rýchlosti tak dostávame zrýchlenie. S toho sa výpočtom tzv. deriváciou čo je vlastne nakreslená dotyčnica dá sa určiť stav. Je to ale dôležité pri definovaní určitých funkcii. Vždy jednoduchšia funkcia je derivácia, napr. derivácia zrýchlenia je okamžitá rýchlosť. Derivácia rovnomernej rýchlosti je dráha. Newton všimol, že okamžitá rýchlosť dv pri danej hmotnosti musí telesá brzdiť rovnakým pomerom síl. Teleso si svojou rýchlosťou vytváralo akúsi brzdu tým že zvyšovalo svoju hmotnosť o prírastok hmotnosti dm. Preto musíme prirátať zotrvačnú hmotnosť za element času dt ak chceme počítať silu. Rýchlosť v x hmotnosť m je tzv. hybnosť p vzťah je p=v*m. Keď teleso padá tak zrýchľuje a v každom bode má inú rýchlosť každý okamžik malo inú hybnosť. Čím rýchlejšie padalo tým hybnosť bola väčšia. Ale nevieme ako sa zvýši zotrvačná hmotnosť v závislosti na rýchlosti. Dalo sa to merať ale merania nepasovali do výpočtov. Element hybnosti dp za element času dt je vzťah pre silu, čítame sila je derivácia hybnosti na čase, F=dp/dt. To je správny vzorec pre silu. Sila F = element hybnosti, (impulz dp / element času dt. Problém vo výpočte je že zotrvačná hmotnosť pri normálnych rýchlostiach je malá ale pri vysokých je to už problém. Rozdiel hmotnosti je Δm=m-m0 ktorú ma teleso pri rýchlosti je dosť veľké oproti hmotnosti telesa keď teleso stojí m celková hmotnosť pri rýchlosti m0 hmotnosť telesa keď stojí. Toho si všimli mnohí. Bolo preto treba opraviť Newtonovu mechaniku ale podarilo sa to vyriešiť až Einsteinovi v roku 1905 keď publikoval svoju Special theory of relativity, tzv. špeciálnu teóriu relativity. Aby ju mohol vytvoriť preto musel mať dostatočné podklady do svojich výpočtov. Einstein si všimol ešte jednú vec, že pokiaľ nesedia hodnoty vo výpočtoch pre sily tak pre energiu to bude dvojnásobne zle.
Po Newtonovi začali sa robiť merania síl na elektrických nábojoch. Boli podobné vzťahy ako pre gravitačné sily. Rozdiely boli v tom že konštanta pre elektrické sily závisela od prostredia a elektrické náboje sa mohli aj odpudzovať rovnako silne keď mali rovnakú polaritu ale tak isto priťahovať keď mali opačnú polaritu. Konštanta bola rôzna pre rôzne materiály. Elektrické sily sa môžu aj odpudzovať čo gravitačné sily nedokážu. Elektrické sily sú o niekoľko rádov vyššie ale gravitačné môžu byť aj nekonečné z nášho pohľadu, (povrch čiernych dier.
V druhej polovici 19. Storočia začal Francúzsky inžinier Charles Augustin de Coulomb robiť pokusy s meraním síl na elektrických nábojoch. Vtedy sa zistilo že sily elektrických nábojov závisia veľmi na prostredí v ktorom sa nachádzajú. Pri meraní zistil konštantu pre dané prostredie ale táto konštanta sa pre rôzne prostredie musela upraviť. Podľa tvaru elektrického poľa ktoré vyzerá ako povrch gule. Znamená to že konštantu sily musel vydeliť 4π a jej obrátená hodnota dávala mernú elektrickú vodivosť prostredia. Rozdiel medzi jednotlivými prostrediami bol kladný násobok čísla 0,000000000008854187. Pre každé iné prostredie je násobok iný a pre vákuum je 1.Táto hodnota je merná elektrická vodivosť vákua, nazýva permitivita vákua, označujeme ε0=0,000000000008854187 F/m. Pre predstavu je to hodnota elektrického náboja vo vákuovom kondenzátore napojeného na 1V vzdialenosť platní je 1m a celková plocha platní je 1 m2. Hodnota F je jednotka kapacity kondenzátora, farad. Vzťah pre elektrickú silu je Fe=1/(4πε)*(Q1*Q2)/r2. (1/4πε) je tzv coulombová konštanta. Pretože coulombova konštanta je to obrátená hodnota veľmi malého čísla tak jej hodnota je vysoká zhruba 899999999 m/F. ε je celková permitivita prostredia jej hodnota je ε=ε0*εr. ε0 je permitivita vákua, εr je relatívna permitivita, pre vákuum je 1 a pre ostatné materiály je vyššia od 1. Znamená že najväčšia sila medzi elektrickými nábojmi je vo vákuu.
V prvej polovici 19 storočia začal fyzik André Marie Ampère tiež Francúzsky inžinier merať sily medzi elektrickými prúdmi vo vodičoch. Bol už vynájdený zdroj elektrického prúdu v roku 1805 takže mal podmienky na meranie. Zistil že sila tiež závisí od prostredia v ktorom sú magnetické polia, vytvorené elektrickým prúdom. Pre magnetickú silu Fm je vzťah Fm=B*I*l. B je indukcia v ktorej sa vodič nachádza I je prúd ktorý ním preteká a l je dĺžka vodiča ktorý je v mg. poly. Záleží ale aj ako je magnetické pole orientované voči magnetickému poľu ktoré vytvorí prúd vo vodiči. Iná situácia je keď máme 2 vodiče vedľa seba. Prúd vyvoláva okolo vodiča magnetické pole. Hustota magnetického poľa je magnetická indukcia B. Intenzita magnetického poľa okolo vodiča závisí intenzity magnetických siločiar. Výpočet pre mg. intenzitu je H=I/2πr. I je prúd ktorý preteká vodičom a r je polomer vzdialenosti od povrchu vodiča.

Newtonové jablká III

19.05.2017

Najväčšiu zásluhu Newton mal pri vytvorení gravitačného zákona. Zásadné zistenie bolo, že telesá majú zrýchlenie počas pádu. To znamená, že bude na ne pôsobiť počas pádu konštantná viac »

Newtonové jablká II

11.05.2017

Na konci predchadzajúceho článku som spomenul kinetickú energiu. Čo je to vlastne energia vo fyzike. V normálnej hovorovej reči môžeme povedať ten má energiu. To isté bude platiť vo fyzike, viac »

Newtonové jablká

11.04.2017

Trochu začnem od počiatkov modernej fyziky. Anglický fyzik a matematik Izak Newton matematicky popísal na základe svojich meraní aj Galileových meraní pohybov planét, základné zákony mechaniky viac »

Pri výbere detskej autosedačky je kľúčová výška, nie vek dieťaťa

Dieťaťu ide v rozpálenom aute o sekundy

25.06.2017 13:00

S nárastom teplôt stúpa aj počet výjazdov ku kolabujúcim ľuďom, medzi ktorými prevládajú staršie ročníky a deti. Odborníci varujú aj pred ďalším nebezpečenstvom letných dní – rodičia, ktorí nechávajú svoje deti v autách odparkovaných na priamom slnku, si koledujú o tragédiu.

pivo  Belgicko

Sladkosť prebíja horkosť. Pivovary už nevyrábajú len pivo

25.06.2017 13:00

Chute spotrebiteľov 21. storočia sa zmenili. Ako sa vyvíja súboj klasickej horkej chuti so sladkou, ktorá atakuje spotrebiteľa nielen v moderných pivných nápojoch, hovorí pre Pravdu Odin Goedhart, generálny riaditeľ Heineken Slovensko.

Andrej Babiš

Babiš necíti podiel viny na koaličnej kríze

25.06.2017 12:40

Šéf hnutia ANO a podnikateľ slovenského pôvodu Andrej Babiš hovoril o odchode z postu ministra financií ČR aj nadchádzajúcich parlamentných voľbách v Česku.

pivo

Pivné korunky sú obrazom slovenskej chuti

25.06.2017 12:00

Raz do roka sa zíde elita slovenských degustátorov piva, aby vybrali najlepšie pivá. Ak na samom začiatku bola súťaž záležitosťou klasických pivovarov, už niekoľko rokov sú jej ozdobou malé pivovary.

Štatistiky blogu

Počet článkov: 94
Celková čítanosť: 159864x
Priemerná čítanosť článkov: 1701x

Autor blogu

Kategórie