Založ si blog

Prečo je rýchlosť svetla vo vákuu presná keď ju nevieme odmerať

Do týchto spolitizovaných blogov skúsim napísať blog z fyziky. Možno si to niekto aj prečíta.

Rýchlosť svetla vo vákuu  má presnú hodnotu c=299792458 m/s táto hodnota je dohodnutá.  Túto rýchlosť odvodil anglický fyzik a matematik James Clerk Maxwell zo svojích vlnových rovníc pre elektromagnetické vlny v roku 1865. Začnem trochu od konca. Maxwellovi vyšiel vzorec pre rýchlosť elektromagnetických vĺn  je elektrostatická vodivosť vákua, permitivita vákua. Hodnota  je 0,000000000008854187. Jej rozmer je F/m. F  Farad je jednotka

kapacity kondenzátora. µ0 je magnetická vodivosť vákua permeabilita vákua. Jej hodnota je µ0=4*π*10-7 H/m, ale je počítaná presne pretože π je nekonečné číslo na hodnotu µ0=1,256637061*10-7 H/m. H Henri je jednotka indukčnosti. Aby rýchlosť svetla vo vákuu bola presná tak sa stanovilo, že meter bude mať hodnotu podľa rýchlosti svetla 1m=c/299792458. Hodnota permitivity vákua bola najprv približne odmeraná a potom spresnená. Nedá sa presne zmerať. Je definovaná vzorcom Menšia permitivita ako permitivita vákua neexistuje.

Od magnetickej vodivosti prostredia permeability µ závisia silové účinky magnetického poľa. Za základnú vodivosť sa zobrala magnetická vodivosť vákua a jej násobky udávajú magnetické vlastnosti prostredia. Menšie ako vákuum je napr. voda a väčšie napr. železo. Táto hodnota bola určená pri definovaní jednotky prúdu Ampéra označený 1A.

Dnes ale máme pomerne presné meranie rýchlosti svetla vo vákuu ktoré potvrdzuje presnosť udávanej hodnoty. Že je hodnota presná potvrdzuje aj celá elektronika okolo nás kde by sa nevedeli urobiť niektoré presné zariadenia napr. radar. Zariadenia kde je potrebné zahrnúť aj Einsteinovu teóriu relativity by sme nevedeli vôbec vytvoriť.

Trochu elektrotechniky

Ako sme vôbec prišli k týmto hodnotám. Na začiatku pokusov s elektrinou boli hodnoty udávané podľa ich silových účinkov. Pre meranie prúdu bola hodnota abAmper udávaná ako prúd ktorý preteká dvoma rovnobežnými vodičmi vzdialenými vedľa seba 1cm na 1cm dĺžky vytvorí silu 2dyn. Každý vodič sa priťahoval silou jedného dynu. 1dyn je sila ktorá má rozmer g*cm/s2. Je to 100000 krát menšia hodnota ako 1N. Pri silových účinkov prúdu bolo zistené že medzi dvoma rovnomernými vodičmi je výsledná sila závislá priamoúmerne na súčine prúdov, spoločnej dĺžke vodičov a nepriamoúmerná vzdialenosti medzi vodičmi. Sila závisí aj od prostredia. Pri zavedení sústavy jednotiek SI bolo potrebné zjednotiť všetky mechanické jednotky na m a kg. Dyn nahradil Newton 1N. Z toho nám vychádza, že vodiče by sa mali priťahovať silou 0,00001N. Prúd musel byť definovaní tak, že jednotka elektrického prúdu je taká ktorá prenesie cez prierez vodiča za 1s jednotku elektrického náboja 1C. Jednotka napätia je volt 1V. Je to napätie odvodené z voltovho článku. Definícia voltu je: 1V je taká jednotka napätia ktorá pri prenesení elektrického náboja o hodnote 1C medzi dvoma pólmi vytvorí prácu 1J. 1C Coulomb je jednotka elektrického náboja. 1J Joule je jednotka práce. Tú prácu si môžeme predstaviť tak, že na odpore drôtu ktorý vysála teplo za 1s o hodnote 1J pri prúde 1A bude mať na svorkách úbytok napätia 1V. Teplo sa dá zmerať pomocou rozdielu teplôt a napätie je priamo merateľná veličina. Samozrejme by sa tam museli zarátať aj konštanty materiálu pre teplo. Lepšie pre túto definíciu bolo zníženie prúdu 1abA desať násobne. Definícia ampéra potom bola: 1A je prúd ktorý preteká medzi dvoma rovnobežnými nekonečnými vodičmi zanedbateľného prierezu vzdialenými od seba 1m ktorý na dĺžke 1m vytvorí silu 2*10-7N.Vodiče pri prúde vytvárajú okolo seba magnetické pole. Pri kruhovom bude mať kruhový tvar okolo seba. Sú znázorňované tzv. siločiarami. Vlastnosť siločiary nám udáva magnetická intenzita H. Tá nám vlastne udáva veľkosť siločiary a tvar v pozdĺžnom reze magnetického poľa a obrazne aj hrúbku siločiary. Ak mám vzdialenosť medzi vodičmi tak pri kruhovom vodiči bude 2*π*a. Intenzita H okolo vodiča je priamoúmerná prúdu I a nepriamoúmerná veľkosti siločiary. Rozmer je A/m. Vzorec pre intenzitu okolo kruhového vodiča je 

Silu ktorú spôsobuje vodič v magnetickom poli závisí od prúdu, vzdialenosti od magnetického poľa a od hustoty siločiar. Hustota siločiar sa nazýva magnetická indukcia a označuje sa písmenom B. Medzi intenzitou a indukciou je vzťah 

Dva vodiče s rovnakým prúdom vedľa seba vo vzdialenosti a budú mať veľkosť siločiary 4*π*a. Dôležitý je vzorec podľa čoho sa počíta sila na základe prúdu v magnetickom poli. Vzorec je F=B*I*l. B je indukcia magnetického poľa, l je dĺžka vodiča v magnetickom poly. Vo vákuu môžeme uvažovať pre 2 vodiče vedľa seba prúd I1 ktorý vytvorí indukciu

a prúd I2 je vo vodiči ktorý sa priťahuje. Keby sme dosadili za indukciua vložíme do rovnice pre silu dostaneme výslednú rovnicu pre silu dvoch vodičov rovnobežných vedľa sebaa dosadíme silu F= 2*10-7N, I1=1A, vložíme I2=1Aa=1ml=1m, dostaneme rovnicu

Z toho si ľahko odvodíme vzorec pre permeabilitu vákua µ0 Tak sme dostali hodnotu pre permeabilitu vákua 

Ako je to z permitivitotou vákua napíšem v inom blogu.

 

 

Rýchlosť svetla a hodnoty vákua

04.04.2018

V minulom blogu som spomenul, že hodnota 1A ampera bola 1desatina pôvodnej jednotky abamper 1abA. Bola znížená z praktických dôvodov. 1A je taká hodnota pri ktorej prierezom vodiča prejde elektrický viac »

Opravená mechanika II.

12.02.2018

V predchadzajúcom blogu som písal, že do vzorca pre odvodenie kinetickej energie musíme vypočítať tento integrál Tento integrál sa musí riešiť tzv. substitúciou. Tzn. že musíme v člene viac »

Opravená mechanika

06.02.2018

Po definovaní hmotnosti v závislosti na rýchlosti znamená, že kinetická energia musí byť interpretovaná ináč pretože teleso pri zrýchľovaní menilo aj svoju hmotnosť. Sila preto musí byť viac »

NTU robot, Singapur

Robot zložil stoličku z Ikea za dvadsať minút. Za koľko to zvládnete vy?

21.04.2018 06:49

Jedenásť minút premýšľať, deväť minút skladal. Singapurským vedcom sa podarilo vyvinúť robota, ktorý zložil stoličku Ikea.

KĽDR, raketa, Kim Čong-un

Kim zastavil jadrové i raketové testy a uzavrie strelnicu

21.04.2018 06:20

Severokórejský vodca Kim Čong-un oznámil, že KĽDR s okamžitou platnosťou zastavuje jadrové a raketové testy a uzavrie jadrovú strelnicu na severe krajiny.

žena tulipány medická záhrada Bratislava deti

V sobotu teplomer zaútočí na tridsiatku

21.04.2018 06:00

Počasie z posledných dní spôsobí, že tohtoročný apríl bude patriť k najteplejším v histórii meteorologických meraní.

Sergej Lavrov

Sergej Lavrov nevylučuje dodanie striel S-300 sýrskemu režimu

20.04.2018 23:11

Ruský minister zahraničných vecí ďalej uviedol, že Rusko sa v minulosti vyhýbalo dodávaniu týchto systémov Asadovej vláde z dôvodu nátlaku Západu.

Štatistiky blogu

Počet článkov: 111
Celková čítanosť: 196554x
Priemerná čítanosť článkov: 1771x

Autor blogu

Kategórie