Založ si blog

Gravitácia a svetlo

Napíšem ďalší článok s fyziky kde chcem použiť čo najmenej vzorcov a trochu zaujímavý o gravitácii.

Začnem jednoduchým príkladom. Dvihnem predmet do určitej výšky. Dvíhať ho budem rôznou rýchlosťou. Tým, že som dvíhal ten predmet pôsobil som určitou silou F na neho pri danej dráhe s. Súčet elementárnych sí na elementoch dráhy ds ΣdF po dráhe sa nazýva práca W. Vzťah je W= Σds*dF. Keď teleso bude stáť bude na neho pôsobiť určitá gravitačná sila Fg. Gravitačná sila medzi dvoma telesami má vzťah Fg=G*M*m/r2G je gravitačná konštanta jej hodnota je určená meraním na 0,000000000066742 m3/kg*s2, M je hmotnosť telesa ktoré priťahuje, m je hmotnosť priťahovaného telesa a r je polomer vzdialenosti ťažísk telies. Pokiaľ by sme teleso pustili tak isto vykoná prácu ale jeho rýchlosť v sa bude rovnomerne zvyšovať, pretože gravitačná sila Fg sa nepriamo úmerne zvyšuje s druhou mocninou polomeru r ktorý neustále klesá. Je to tzv. kinetická energia Ek. Je rovná potenciálnej energie Ep ktorá je vlastne gravitačná energia Eg. Vzťah medzi gravitačnou silou Fg a vzdialenosťou r je gravitačná energia Eg=r*Fg=G*M*m/r . Pre kinetickú energiu Ek bude vzťah medzi silou F a dráhou s s*F=1/2*(m*s/t2)=1/2*(m*v2). 1/2 je preto lebo druhá polovica je potenciálna energia. Celková energia je E=Ek+Ep. Znamená to, že kinetická energia padajúceho telesa sa v každom okamžiku zvyšuje pretože sa zvyšuje sa jeho rýchlosť.

Rýchlosť ale môžeme zvyšovať iba po konečnú hranicu, rýchlosť svetla vo vákuu v=c. Svetlo má stálu rýchlosť, dokonca aj v materiáli pretože sa šíri iba vo vákuu a dokonalé vákuum je medzi atómami. V skle sa bude šíriť tiež rýchlosťou c ale jeho dráha sa predĺži. Svetlo má aj svoju energiu pretože je to elektromagnetické vlnenie, vzniká dodaním energie pre zmenu elektrickej intenzity na dráhe a na čase. Elektromagnetická vlna je aj svetlo aj gama žiarenie. Podľa vlnovej dĺžky je jeho spektrum od dlhých vĺn ktoré vzniknú len v kozme až po extrémne silné žiarenie gama pri čiernych dierach. Svetlo má stálu rýchlosť preto lebo je obmedzené elektrickou vodivosťou vákua a magnetickou vodivosťou vákua. V kľude nejestvuje jeho kľudová hmotnosť je nula. pretože na vykonanie zmeny elektrickej intenzity ktorá vytvorí zmenu magnetickej indukcie potrebujeme energiu, bude mať svetlo svoju zdanlivú energiu závislú na počte elektromagnetických vĺn. Pretože má zdanlivú energiu bude mať aj zdanlivú hmotnosť. Preto na neho pôsobí gravitácia. Telesu gravitácia pri páde dodáva energiu to isté ale urobí s energiou elektromagnetickej vlny. Pre energiu elektromagnetickej vlny je vzťah E=ħ*ω.  ħ je redukovaná plancková konštanta, má hodnotu    (6,626×10−34)/ 2π Js, ω je uhlová rýchlosť má vzťah 1/2π*t . t je jednotka času. Js joule-sekunda znamená energia jednej elektromagnetickej vlny s vlnovou dĺžkou λ 299792471,8 m dĺžky  za jednu sekundu pre planckovú konštantu. Keďže svetlo má stálu hodnotu môžeme si vzorec pre energiu odvodiť ω=c/λ dostaneme vzťah E=ħ*c/λ. Znamená to, že sa nám skráti vlnová dĺžka ale rýchlosť svetla zostane stála. Pre vzťah pre stálu rýchlosť máme v=s/t. Keď budeme mať rýchlosť stálu a skráti sa nám dĺžka tak sa nám čas predĺži. Znamená to, že pri väčšom gravitačnom zrýchlení sa nám čas predlžuje, pretože gravitácia dodáva elektromagnetickej vlne energiu. Tým pádom sa skráti jej vlnová dĺžka ale jej rýchlosť ostane stála, preto sa čas predĺži. Pri väčšej gravitácii sa čas spomaľuje ale vzdialenosti sa skracujú.

Ale zoberme si iní príklad. Akú by sme potrebovali  kinetickú energiu aby teleso m opustilo gravitačné pôsobenie telesa M v určitej vzdialenosti ťažísk. Gravitačná energia pôsobí proti tomu aby telesa sa vzdiaľovali, preto bude mať zápornú hodnotu.  Môžeme potom uvažovať, keď mám rovnakú kinetickú energiu ktorou budem pôsobiť proti gravitačnej energii ich súčet bude 0. Vzťah je Eg+Ek=0. Rozpísaním toho vzťahu získame vzťah 1/2(m*v2)=G*M*m/r. m sa vykrati dostávame vzťah v2=2*G*M/r. S toho už ľahko odvodíme, pre tzv. únikovú rýchlosť v. Pre pomer M/r sa uniková rýchlosť bude zvyšovať so zvýšením hmotnosti telesa M a zmenšením polomeru r. Pri určitom polomere a hmotnosti nám vyjde rýchlosť v rovnajúca sa rýchlosti svetla vo vákuu c. Nastáva to pri zánikoch hviezd, úplne vychladnú na tzv. čiernu dieru. Vieme, že najväčšia rýchlosť je rýchlosť svetla vo vákuu. Svetlo má svoju energiu aj relativistickú hmotnosť, preto na neho pôsobí gravitácia. Polomer r pri čiernej diere sa nazýva Schwarzlidov polomer značí sa rs. Tento polomer nám udáva tzv horizont udalosti. Pri čiernej diere nemôže teleso opustiť gravitáciu pretože nemôže dosiahnuť únikovu, rýchlosť c na horizonte udalosti. Ale nemôže ani svetlo pretože má síce rýchlosť c ale má aj svoju relativistickú hmotnosť. Na opustenie horizontu udalosti by potrebovalo nekonečnú energiu.

Tým, že sa energia elektromagnetickej vlny sa bude zvyšovať v gravitácii bude jej vlnová dĺžka sa skracovať. Ale nemôže sa skrátiť na nulu skrátiť sa môže iba na hodnotu 1,61624*10-35m. Je to najmenšia dĺžka vo vesmíre, nazýva sa Plancková dĺžka označená lp. Je to vlastne najmenší priemer čiernej diery. Túto vlnovú dĺžku dosiahne elektromagnetická vlna v strede čiernej diery tzv. singularite. Čas sa tam tak predĺži, že vlastne zastane. Môžeme povedať, že čas v strede čiernej diery stojí pretože elektromagnetická vlna nemôže byť kratšia ako plancková dĺžka.

Budem rád keď si to niekto aj prečíta.

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 »

Nemecko, Sigmar Gabriel, vicekancelár

Berlín, ktorý je v spore s Ankarou, uisťoval tureckú menšinu o podpore

22.07.2017 17:57

Sigmar Gabriel sa obrátil na Turkov žijúcich v Nemecku, aby ich ubezpečil, že s aktuálnym sporom medzi Berlínom a Ankarou nemajú nič spoločné a nijako ich neohrozuje.

Viktor Orbán

Orbán: Integrácia zlyhá. Moslimovia sa považujú za silnejších, než sú kresťania

22.07.2017 14:11

Podpora migrácie nie je odpoveďou na ekonomické problémy, povedal maďarský konzervatívny premiér Viktor Orbán.

Viktor Orbán, prejav

Inkvizícia EÚ namierená proti Poľsku nikdy nemôže uspieť, tvrdí Orbán

22.07.2017 13:35

Maďarsko použije všetky právne prostriedky, aby v Európskej únii preukázalo solidaritu s Poľskom. Povedal to maďarský premiér Viktor Orbán.

grecko, protest, demonstracia

Zadlžení Gréci sú z najhoršieho vonku

22.07.2017 13:00

Grécku ešte vlani hrozil odchod z eurozóny, no teraz sa podľa mnohých makroekonomických ukazovateľov pomaly dostáva z najhoršieho.

Štatistiky blogu

Počet článkov: 94
Celková čítanosť: 162276x
Priemerná čítanosť článkov: 1726x

Autor blogu

Kategórie