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.

Teplo a svetlo II

23.05.2018

Trochu by som chcel nadviazať na predchadzajúci článok. Boli tam Plancková konštanta a Wienová konštanta. Pri ich matematickom odvodení sa využila tzv. Bolztmanová konštanta. Trochu ju rozvediem viac »

Teplo a svetlo

07.05.2018

Pri silnom zohrievaní telies sa vyžaruje aj aj viditeľné svetlo. Učili sme sa na základnej, že teplota je pohyb molekúl v materiáli. Tiež sme sa aj učili o spektre slnečného svetla. Slnečné viac »

Rýchlosť svetla a hodnoty vákua II

22.04.2018

Myslím si, že väčšina ľudí vie čo je elektrické a magnetické pole. Elektrické pole sa nachádza v okolí elektricky nabitého telesa a magnetické pole okolo toku elektrických nábojov, (elektrický viac »

Libra, Veľká Británia

Rast britskej ekonomiky sa takmer zastavil

27.05.2018 09:00

Ekonomika Veľkej Británie v prvom štvrťroku medzikvartálne posilnila iba o 0,1 percenta pre slabé výdavky domácností a podnikateľské investície.

VENEZUELA-USA/

Američan väznený takmer dva roky vo Venezuele je už doma

27.05.2018 08:53

Donald Trump v Bielom dome privítal Američana, ktorého spolu so ženou väznili dva roky vo Venezuele.

Trump Kim

USA sa podľa Trumpa naďalej pripravujú na júnový summit s Kimom

27.05.2018 08:00

Trump rokovania s Kimom vo štvrtok odvolal z dôvodu "obrovského hnevu a otvoreného nepriateľstva" vo vodcových nedávnych vyhláseniach.

Imunológ Vladimír Leksa

Zastaviť metastázy? Odpoveď sa skrýva aj v materskom mlieku

27.05.2018 07:00

Vedci prišli na to, ako by sa dalo zabrániť šíreniu rakovinových buniek a predchádzať tak tvorbe metastáz. Odborníci objavili novú funkciu proteínu laktoferín. Ten sa nachádza najmä v materskom mlieku.

Štatistiky blogu

Počet článkov: 114
Celková čítanosť: 201126x
Priemerná čítanosť článkov: 1764x

Autor blogu

Kategórie